CC BY
39
Since 1999 ISSN 2226-7425
Fundamental studies
—-------- —
Шифр специальности: 14.03.06.
INVESTIGATION OF NEW DOPED NANOCRYSTALLIZED MATERIALS AND ITS INFLUENCE ON BONE TISSUE IN EXPERIMENTAL CONDITIONS
Larionov L.P., Dobrinskaya M.N., Koroleva L.F., Gaisina E.F.
Ural State Medical University
Department of pharmacology and clinical pharmacology Repina st., 3, Ekaterinburg, Russia, 620028
The present study of this research has focused on the effectiveness of new-doped nano-crystallized hydroxyapatite. It also reveals its safety in application and increase of the bone tissue density as the result of experiments on small laboratory animals.
Keywords: doped nano-crystallized hydroxyapatite, laboratory animals, and research methods.
ПОИСК И ВОЗМОЖНЫЙ СИНТЕЗ НОВЫХ НАНОДИСПЕРСНЫХ ДОПИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, И ОЦЕНКА ИХ ВЛИЯНИЯ НА КОСТНУЮ ТКАНЬ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТА
Ларионов Л.П., Добринская М.Н., Королёва Л. Ф., Гайсина Е. Ф.
Уральский государственный медицинский университет Кафедра фармакологии и клинической фармакологии ул. Репина, 3, Екатеринбург, Россия, 620028
В работе представлены новые экспериментальные результаты по эффекту действия нанодисперсных допированных гидроксиапатитов, оценке их безопасности применения и о влиянии изучаемых субстанций на прочность костной ткани мелких лабораторных животных.
Ключевые слова: Нанодисперсные допированные гидроксиапатиты, экспериментальные животные, методики исследования.
Введение. Практически во всем мире ученые интересуются созданием биологически активных материалов на основе неорганических фосфатов кальция как для замещения костных тканей и органов, так и для синтеза биологически активных веществ, способствующих наиболее полному восстановлению тканей и поддержанию необходимых функций организма. Традиционным материалом для этих целей является биосовместимая керамика на основе гидроксиапатита кальция Саю(Р04)б(0Н)2. Костная ткань должна быть охарактеризована как органическая матрица аморфным Са3(Р04) и кристаллами гидроксида фосфата кальция, синтезированными в костных остеобластах [1]. Для того чтобы кости были плотными и прочными, необходимо достаточное поступление в организм кальция и других минеральных веществ. Плотность костей у человека увеличивается с возрастом и примерно
в 30 лет достигает максимума. После этого плотность костей медленно уменьшается. Когда нарушается регуляция содержания минеральных веществ в костях, кости становятся менее плотными и более хрупкими и развивается остеопороз. Эта патология является одной из самых распространенных неинфекционных заболеваний.
Целью нашей работы являлось определение влияния на прочность костной ткани новых нано-дисперсных допированных гидроксиапатитов двух составов, содержащих: кальций, фосфор, магний, железо, цинк и хлор в определенном процентном соотношении, представленных Л.Ф. Королёвой (Институт машиноведения Уральского отделения РАН).
Материалы и методы исследования. Исследования по изучению действия нанодисперсных допированных гидроксиапатитов двух составов проводили на белых крысах популяции линии Wistar
—---------- —
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
Since 1999 ISSN 2226-7425
The journal of scientific articles “Health & education millennium”, 2014, volume 16, no. 3
—--------- —
массой 220—250 г обоего пола. Было сформировано три группы, две из которых получали изучаемые субстанции, третья была интактной. Предварительно на белых беспородных мышах была изучена острая и хроническая токсичность над-осадочной жидкости исследуемых соединений, в соотношении 1 : 1. Каждой особи надосадочную жидкость вводили в желудок через зонд и внут-рибрюшинно по 1 мл на 20 г массы мыши, что соответствует 50 мл/кг. В каждой группе мышей было по 20 особей, из которых в течении 14 дней и последующих 30, гибели животных не было. Этот эксперимент позволил нам оценить безопасность применения состава для дальнейшего исследования его специфического действия по влиянию на прочность костной ткани более крупных лабораторных животных (крыс).
Для этого крысам (по 20 особей обоего пола) в желудок вводили через зонд суспензии ежеднев-
но в дозе 10 мг/кг массы особи (по основному соединению: первый состав — Ca, P, Mg, Fe, Zn, Cl; второй состав — Ca, P, Mg, Fe2O3) в течении 30 дней.
После данного курсового применения изучаемых соединений провели исследования на прочность бедренных костей при вертикальном давлении, горизонтальном переломе и при растяжении. Для оценки вертикальной компрессии и поперечном переломе были использованы весы «electronic» BOSCH, при оценке на прочность растяжения — пружинные весы, то есть методики были сконструированы на кафедре фармакологии УГМУ профессором Л.П. Ларионовым. Измерение считалось завершенным, когда осуществлялся перелом либо разрыв кости.
Результаты и их обсуждение. Полученные результаты после статистической обработки представлены в табл. 1.
Таблица 1
Показатели прочности бедренных костей в сравнительном аспекте опытных и интактных крыс при продольной и поперечной компрессии (в кг)
Продольный слом Поперечный слом Растяжение
№ гр. правая левая правая левая правая левая
Опыт і 3,75 + 0,24 3,23 + 0,іі 3,20 + 0,2і 2,46 + 0, і9 4,59 + 0,6і 3,96 + 0,і6
Опыт 2 3,іі + 0,і9 2,99 + 0, і5 2,87 + 0,і8 2,66 + 0,і3 3,97 + 0,3і 3,77 + 0,27
Контроль 2,87 + 0,і7 2,і7 + 0,іі і,82 + 0,і2 і,9і + 0,іі 2,67 + 0,і6 2,75 + 0,і7
Как видно из таблицы, показатели прочности при различных методах нагрузки на бедренные кости опытных животных статистически достоверно выше прочности костной ткани контрольных крыс, что является подтверждающим фактором положительного влияния нанодисперсных допированных гидроксиапатитов на повышение прочности исследуемых твёрдых тканей.
Оценив полезность изучаемых минеральных составов на прочность костной ткани, нас, безусловно, заинтересовал вопрос в отношении возможного влияния их на другие органы и системы организма этих экспериментальных животных. Для этого выявления мы дополнительно провели исследования влияния их на функциональное состояние центральной нервно системы (ЦНС), сердечной деятельности и влияния на внешнее дыхание.
Изучение влияния вышеописанных двух минеральных составов на функциональное состояние ЦНС осуществляли на 20 крысах обоего пола в тесте «открытое поле», в котором регистрировали горизонтальную, вертикальную активность, обследование «нор» (отверстий) и груминг (количество приемов чистки) при экспозиции 3 мин. Весь эксперимент длился в течение 120 мин, т.е. через 30, 60, 90 и 120 мин. Подобную регистрацию осуществляли в начале эксперимента и на 30 сутки введения суспензий. Параллельно с этим экспериментом также на 30 сутки записывали ЭКГ и частоту дыхательных движений.
В процессе этого дополнительного эксперимента нам не удалось получить различия показателей опытных групп от показателей контрольных животных. Таким образом, можно предпола-
—----------- —
~ 30 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
Fundamental studies -------------------
гать, что испытуемые минеральные образцы в применяемой дозе не оказывают какого-либо отрицательного действия на функциональное состояние изучаемых систем белых крыс.
Выводы
1. Получены новые нанодисперсные допиро-ванные гидроксиапатиты.
2. Не вызывают острой и хронической токсичности, безопасны в применении.
3. Повышают прочность костной ткани бедренных костей при вертикальной, поперечной компрессии и растяжении их.
4. Не оказывают отрицательного влияния на функциональное состояние центральной нервной системы, сердечную деятельность и внешнее дыхание.
ЛИТЕРАТУРА
1. Королёва Л.Ф., Ларионов Л.П., Гайсина Е.Ф., Иванова О.В., Горбунова Н.П. Создание эффективного
биоматериала на основе допированных карбоанат-фосфатов кальция. Материалы конференции. Фармация и общественное здоровье. Екатеринбург, 18—19 февраля 2008 г. С. 185—187.
2. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2011. Т. 13. № 1.
3. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2013. Т. 15. № 9. URL: http://e-pubmed.org/isu15-9.html
REFERENCES
1. Koroleva L.F., Larionov L.P., Gaysina E.F., Ivanova O.V., Gorbunova N.P. Materialy konferentsii. Farmatsiya i obschestvennoe zdorov'e, Ekaterinburg, 18—19 fevralya 2008 g., pp. 185—187.
2. Zhurnal nauchnykh statey. Zdorov’e i obrazovanie vXXI veke, 2011, volume 13, no. 1.
3. Elektronnyy nauchno-obrazovatel'nyy vestnik «Zdorov’e i obrazovanie v XXI veke», 2013, volume 15, no. 9, available at: http://e-pubmed.org/isu15-9.html
Рецензенты:
1. Осипенко Артур Васильевич — доктор медицинских наук, профессор кафедры патологической физиологии ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения России. 620028, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3. Тел. +7(343) 214-86-71. факс (343) 371-64-00.
2. Забокрицкий Николай Александрович — кандидат медицинских наук, доцент кафедры фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения России, 620028, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3. Тел. +7(343) 214-86-71, факс (343) 371-64-00.
