Ученые определили лучшие для приживаемости в организме имплантаты
Имплантаты с мелкозернистой текстурой поверхности надежнее других формируют вокруг себя тонкую капсулу из соединительной ткани и не вызывают фиброз. Такой вывод сделали специалисты лаборатории цифрового микроскопического анализа Сеченовского университета Минздрава России, которая была создана в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
На данный момент эти данные будут полезны для хирургических задач, а в скором будущем — для периимплантационной генетической терапии, тканевой инженерии, управляемой регенерации тканей и многих других передовых областей науки.
При установке имплантата, в частности при эндопротезировании молочных желез, вокруг него чаще всего появляется кратковременное воспаление и образуется капсула из соединительной ткани — иммунная система обнаруживает инородный предмет и старается его изолировать. При этом чересчур агрессивная реакция организма может повлечь за собой повреждение самого импланта, его смещение или отторжение, а при недостаточно выраженной реакции капсула не сможет сформироваться. На протекание реакции организма влияют многие параметры, в том числе текстура поверхности имплантата.
«Имплантат — это любое инородное тело, которое помещается на срок не менее 30 дней в естественную или искусственно созданную полость организма. Вокруг большинства имплантатов образовывается капсула, это считается нормой. Известно, что вокруг имплантатов с гладкой поверхностью капсула образуется хуже всего, но, какой именно должна быть текстура, чтобы соединительная ткань наросла, при этом не спровоцировав осложнения, пока до конца не ясно», — объяснил заведующий лабораторией цифрового микроскопического анализа Алексей Файзуллин.
Ученые решили определить влияние рельефа на развитие побочных реакций и формирование капсулы. Для изучения они соорудили из полилактида микроскопические гранулы трех разных диаметров и сформировали из них имплантаты в форме дисков. Эти диски исследователи зафиксировали в полости под кожей ушей кроликов. На 7-й, 14-й, 30-й и 60-й день эксперимента ученые извлекали ткани в местах фиксации имплантатов, чтобы проанализировать реакцию организма на инородное тело с течением времени.
Исследователи отметили первые различия через две недели после операции — вокруг имплантатов из мелких и средних гранул воспалительная реакция оказалась более выраженной, а капсула из соединительной ткани образовывалась быстрее. Формирующие ее коллагеновые волокна располагались параллельно, а одновременно с этим имплантаты из крупных гранул «обрастали» разнонаправленными волокнами, а это создавало помехи в образовании капсулы. К концу эксперимента вокруг имплантатов из гранул маленького и среднего размера образовались полноценные капсулы, в то время как вокруг имплантатов из крупных гранул соединительная ткань практически не наросла.
Ученые не смогли полностью определить причины таких различий. Одна из версий заключается в том, что такое происходит из-за недостаточной поверхности соприкосновения между тканью и инородным телом. Помимо этого, мелкозернистая текстура формирует большое количество «карманов» для клеток, в которых они могут задержаться и продуцировать провоспалительный ответ. Отмечается, что крупнозернистая структура так же, как и гладкая, не может обеспечить такого.
Все эти данные, полученные в ходе исследования, являются значимыми для пластической хирургии, травматологии, ортопедии, стоматологии, поскольку изготовление имплантатов с подходящей поверхностью уменьшит риск осложнений при операциях. Ученые подчеркнули, что в перспективе эти сведения могут найти гораздо более широкое применение.
«Имплантаты из одного и того же материала, имея разную форму и разную текстуру поверхности, приводят к разной реакции организма. Если мы сможем влиять на то, как образуется капсула, это можно будет использовать и для задач тканевой инженерии, и для управляемой регенерации тканей, и для разработки органов-на-чипе», — отметил Файзуллин.
Кроме того, использование биоразлагаемых имплантатов сможет позволить доставлять препараты, включая средства для генной терапии, прямиком в целевой орган. На данный момент аденовирусные векторы рассматриваются в качестве одного из наиболее перспективных носителей генетического материала в науке, а в областях воспаления и регенерации присутствуют клетки с большим количеством чувствительных к аденовирусам рецепторов. В связи с этим при помощи имплантата можно обеспечить локальную доставку препарата, а также добиться проникновения генетического материала в клетки.
Ранее, 3 марта, сообщалось, что ученые Саратовского государственного технического университета им. Ю.А. Гагарина (СГТУ) придумали, как повысить прочность и износостойкость титановых имплантов, которые используют для сращения костей при переломах. Для этого они нанесли на титановые образцы покрытие, состоящее из тантала (редкого, твердого переходного металла) и его оксида.
Специалисты исследовали три типа покрытия: только с оксидом, только с танталом и слоистую структуру тантала с оксидом. Чистый тантал практически не изменил свойства титановых образцов. Покрытие с оксидом тантала сделало их тверже примерно в 20 раз. А там, где ученые наносили покрытие слоями, удалось достичь самых высоких показателей.
В РФ разработали новый метод создания структуры имплантатов. Ученые смогли получить титан с порами от 30 до 500 мкм. Для создания пористости в вакууме при высокой температуре в металл вводят водород. Благодаря особенностям материала через него легко и быстро прорастает костная ткань. Поврежденный участок тела образует единую структуру с имплантатом. Новый метод получения пористого титана в шесть раз дешевле аналогов.
