БИОИМПЛАНТЫ — НОВАЯ ТЕНДЕНЦИЯ В РЕКОНСТРУКТИВНОЙ ХИРУРГИИ
PDF

Ключевые слова

БИОСОВМЕСТИМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
СКАФФОЛДЫ
БИОРЕЗОРБИРУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
РЕКОНСТРУКЦИЯ
НАНОПОКРЫТИЯ

Аннотация

Цель исследования. В работе представлены современные данные о биоматериалах и технологиях, являющихся альтернативой собственных тканей пациента в реконструктивно-пластической хирургии, а также обладающих рядом положительных свойств: биосовместимость, антибактериальные, физические (плотность, жесткость) и механические (достаточный предел выносливости, остеокондуктивность, долговечность) свойства. Материал и методы. Проведен поиск доступных источников литературы, опубликованных в базе данных Medline, Pubmed, Elibrary и др. Из 52 найденных исследований 23 были использованы для написания систематического обзора. Результаты. На сегодняшний день исследователи предлагают множество подходов по восполнению целостности кости, воздействуя на состав материала (с целью профилактики имплант-ассоциированных инфекций (Ag, Zn, Mg), повышения прочности материала (Zn, Mg, Al, B, Sr, Со)), технологию изготовления (известны следующие способы изготовления пористых имплантатов: порошковое спекание, литье под давлением, из полимерных дисперсий), форму (например, применение гидрогелей) и конструкцию. Представленные биоматериалы и технологии наглядно показывают, что современные подходы тканевой инженерии направлены на имитацию естественного внеклеточного матрикса поврежденных тканей посредством придания необходимой формы, состава (за счет добавления факторов роста, цитокинов), которые реализуют способность к пролиферации и дифференцировке. Заключение. Освещенные в данной работе стратегии могут стать настоящим прорывом в будущем ввиду социальноэкономической необходимости адекватного и полноценного восстановления поврежденных или нефункциональных тканей с помощью передовых подходов, конструкций и технологий. Принимая во внимание достигнутые результаты клинических испытаний, наблюдается быстрый переход к более таргетным и персонализированным методам лечения, поддерживаемыми 3D-технологиями. Среди ассортимента биологически активных материалов, используемых для производства конструкций, композитные материалы являются наиболее перспективными. За счет комбинации полимерных и керамических биоматериалов, а также моделирования природных тканей можно добиться высокой прочности, адекватного иммунного ответа организма и биодеградации.

https://doi.org/10.37469/0507-3758-2020-66-3-228-232
PDF

Библиографические ссылки

Chlanda A., Oberbeka Р, Heljaka M. et al. Fabrication, multi-scale characterization and in-vitro evaluation of porous hybrid bioactive glass polymer-coated scaffolds for bone tissue engineering. Materials Science and Engineering: C, 94, 516-523. DOI: 10.1016/j.msec.2018.09.062

Liu Y, Yu Q., Chang J., Wu C. Nanobiomaterials: from 0D to 3D for tumor therapy and tissue regeneration. Nanoscale. 2019. DOI: 10.1039/c9nr02955a

Mazzone N., Mici E., Calvo A. et al. Preliminary Results of Bone Regeneration in Oromaxillomandibular Surgery Using Synthetic Granular Graft. BioMed Research International, 2018, 1-5. DOI: 10.1155/2018/8503427

Ahangar P, Aziz M, Rosenzweig DH, Weber MH. Advances in personalized treatment of metastatic spine disease. Ann Transl Med 2019;7(10):223. DOI: 10.21037/atm.2019.04.41

Zeng X., Xiong S., Zhuo S. et al. Nanosilver/poly (DL-lactic-co-glycolic acid) on titanium implant surfaces for the enhancement of antibacterial properties and osteo-inductivity. International Journal of Nanomedicine, 2019, Volume 14, 1849-1863. DOI: 10.2147/ijn.s190954

Zamani D., Moztarzadeh F., Bizari D. Alginate-bio-active glass containing Zn and Mg composite scaffolds for bone tissue engineering. International Journal of Biological Macromolecules. 2019. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.06.182

Peng W.M., Liu YF., Jiang X.F. et al. Bionic mechanical design and 3D printing of novel porous Ti6Al4V implants for biomedical applications. Journal of Zhejiang Univer-sity-SCIENCE B (Biomedicine & Biotechnology). 2019; 20(8):647-659. DOI: 10.1631/jzus.B1800622

Piantanida E., Alonci G., Bertucci A. et al. Design of Nanocomposite Injectable Hydrogels for Minimally Invasive Surgery. Accounts of Chemical Research. 2019. DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00114

Pina S., Ribeiro V.P., Marques C.F. et al. Scaffolding Strategies for Tissue Engineering and Regenerative Medicine Applications. Materials, 2019, 12(11), 1824. DOI: 10.3390/ma12111824

Lee H., Ju Y M., Kim I. et al. A novel decellularized skeletal muscle-derived ECM scaffolding system for in situ muscle regeneration. Methods. 2019. DOI: 10.1016/j.ymeth.2019.06.027

Ma R., Guo D. Evaluating the bioactivity of a hydroxy-apatite-incorporated polyetheretherketone biocomposite. Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 2019, 14(1). DOI: 10.1186/s13018-019-1069-1

Zhang H.Y, Jiang H.B., Ryu J.-H. et al. Comparing Properties of Variable Pore-Sized 3D-Printed PLA Membrane with Conventional PLA Membrane for Guided Bone/ Tissue Regeneration. Materials, 2019, 12(10), 1718. DOI: 10.3390/ma12101718

Kim S.H., Lee S.J., Lee J.W. et al. Staged reconstruction of large skull defects with soft tissue infection after craniectomy using free flap and cranioplasty with a custom-made titanium mesh constructed by 3D-CT-guided 3D printing technology. Medicine, 2019, 98(6), e13864. DOI: 10.1097/md.0000000000013864

Zhu D.-Y, Lu B., Yin J.-H. et al. Gadolinium-doped bioglass scaffolds promote osteogenic differentiation of hBMSC via the Akt/GSK3|3 pathway and facilitate bone repair in vivo. International Journal of Nanomedicine, 2019, Volume 14, 1085-1100. DOI: 10.2147/ijn.s193576

Martin V., Ribeiro I.A., Alves M.M. et al. Engineering a multifunctional 3D-printed PLA-collagen-minocycline-nanoHydroxyapatite scaffold with combined antimicrobial and osteogenic effects for bone regeneration. Materials Science and Engineering: C. 2019. DOI: 10.1016/j.msec.2019.03.056

Zheng C., Shen Y Liu M., Liu W., Wu S., Jin C. Layer-by-Layer Assembly of Three-Dimensional optical Functional Nanostructures. ACS Nano 2019, 13, 5583-5590. DOI: 10.1021/acsnano.9b00549

Wong C.-C., Chen C.-H., Chan W. P. et al. Single-Stage Cartilage Repair Using Platelet-Rich Fibrin Scaffolds With Autologous Cartilaginous Grafts. The American Journal of Sports Medicine, 2017, 45(13), 3128-3142. DOI: 10.1177/0363546517719876

Gassling V., Douglas T, Warnke P. H. et al. Platelet-rich fibrin membranes as scaffolds for periosteal tissue engineering. Clinical oral Implants Research, 2010, 21(5), 543-549. DOI: 10.1111/j.1600-0501.2009.01900.x

Song Y, Lin K., He S. et al. Nano-biphasic calcium phosphate/polyvinyl alcohol composites with enhanced bioactivity for bone repair via low-temperature threedimensional printing and loading with platelet-rich fibrin. International Journal of Nanomedicine, 2018, Volume 13, 505-523. DOI: 10.2147/ijn.s152105

Bahmanpour S., Ghasemi M., Sadeghi-Naini M., Ragerdi Kashani I. Effects of Platelet-Rich Plasma & Platelet-Rich Fibrin with and without Stromal Cell-Derived Factor-1 on Repairing Full-Thickness Cartilage Defects in Knees of Rabbits. Iran J Med Sci. 2016 Nov; 41(6): 507-517.

Piantanida E., Alonci G., Bertucci A. et al. Design of Nanocomposite Injectable Hydrogels for Minimally Invasive Surgery. Accounts of Chemical Research. 2019. DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00114

Tatara A.M., Koons G.L., Watson E. et al. Biomaterials-aided mandibular reconstruction using in vivo bioreactors. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019, 201819246. DOI: 10.1073/pnas.1819246116

Song I.-S., Choi J., Kim S. R. et al. Stability of bioresorbable plates following reduction of mandibular body fracture: three-dimensional analysis. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 2019. DOI: 10.1016/j.jcms.2019.07.033

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Copyright (c) 2020 Денис Кульбакин, Дария Егорова, Даниил Азовский