Разработка и применение композиции, из аутологичных клеток на основе костно-пластического материала, для повышения эффективности направленной тканевой регенерации при дефектах костной ткани челюсти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка и применение композиции, из аутологичных клеток на основе костно-пластического материала, для повышения эффективности направленной тканевой регенерации при дефектах костной ткани челюсти

Маркин Владимир Алекснадрович

доктор медицинских наук, профессор Московский государственный медико-стоматологический университет им.А.И. Евдокимова

Степанов Александр Геннадьевич

кандидат медицинских наук, доцент Московский государственный медико-стоматологический университет им.А.И. Евдокимова

Хашукоев Адальби Заурбиевич

аспирант Московский государственный медико-стоматологический университет им.А.И. Евдокимова

Цель. Разработка методики создания био-композиций из аутологичных клеток помещенных на костно-пластический материал в виде основы,дляповышение эффективности направленной тканевой регенерации костной ткани челюстей.

Материалы и методы. Для реализации поставленной цели были проведены лабораторные, экспериментальные и морфологические исследования. Была изучена костная ткань в области парных дефектов с правой и левой стороны тела нижней челюсти у 10 кроликов. С правой стороны тела челюсти контроль - сформированный дефект заполняли костным материалом Bio-Oss перемешанный с кровяным сгустком, накладывали резорбируемую мембрану Bio-Gide, с левой стороны челюсти эксперимент - сформированные дефект заполняли МСК вместе с костным материалом Bio-Oss, накладывали резорбируемую мембрану Bio-Gide

Результаты. Нами проведено морфологическое исследование и сопоставлены результаты регенерации костной ткани нижней челюсти кролика при замещении костных дефектов - опытной группыпосле имплантации разработанной нами композиции (композиционный материалБио-Осс, имбибированногоауто- логичными клетками, полученными из прилегающей к зубу десны) и контрольной группы дефект замещался классически только Био-Осс.

Выводы. костный дефект челюсть bio oss

Разработана композиция биологических материалов, которые заменят утраченные вследствие воздействия различных этиологических факторов костные ткани челюсти. Оптимальный эффект приживление и функционирование стволовых клеток происходит при применении матрицы с наноструктурированной поверхностью. Тканевая инженерия создает новые подходы в регенеративной стоматологии, позволяя исправлять дефекты зубного ряда связанные с недостатком костной ткани, которые вызывают физиологический или био-механический дискомфорт. Анализируя гистологическое препараты костной ткани после проведенного эксперимента в области дефекта нижней челюсти кролика позволяет сделать следующее заключение:

Ключевые слова: биологические материалы, технология, стоматология, материал.

Markin V.A

Doctor of medicine professor

A.I. Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

Stepanov V.A

PhD in medical sciences associate professor A.I. Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

Khashukoev A.Z

PhD Student A.I. Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

USE OF THE COMPOSITION OF AUTOLOGOUS CELLS + BONE-PLASTIC MATERIAL TO IMPROVE THE EFFICIENCY OF TARGETED TISSUE REGENERATION IN VARIOUS

DIRECTORATES TISSUE OF THE JAW.

Goal. Development of methods for creating bio-compositions from autologous cells placed on bone plastic material in the form of a base,for increasing the effectiveness of directed tissue regeneration of the bone tissue of the jaws.

Materials and methods. To achieve this goal, laboratory, experimental and morphological studies were carried out.

Results. We conducted a morphological study of the bone tissue of the lower jaw of a rabbit after implantation of the developed composition of the composite material, imbibed with autologous cells obtained from the patient's gums to replace bone defects. Bone tissue in the area of the lower jaw body defect was studied in 10 rabbits. In the experimental group, an artificially created bone defect was implanted in the developed composition of BioOSS with autologous MSCS from the oral mucosa. Only Bio-OSS was administered in the control group.

Conclusions. The authors analyze their own development of biological materials that will replace the bone tissues of the human jaw lost due to the impact of various etiological factors. Optimal engraftment and functioning of stem cells occurs when using a matrix with a nanostructured surface. Tissue engineering creates new approaches in regenerative dentistry, allow to correct defects of the dentition, which cause physiological and aesthetic discomfort. The presence of teeth significantly affects the quality of human life, so it is very important to restore the lost teeth with new guaranteed quality techniques, including using dental implants. There is a real opportunity to do this at an accessible level for each, which will greatly improve the quality of dental care for patients with dentition defects.

Key words: biological materials, technology, dentistry, material.

Актуальность проблемы

Одной из актуальных проблем ортопедическойстоматологии является протезирование больных со значительной или неравномерной атрофией костной ткани альвеолярного гребня после частичной или полной потери зу- бов[1, 5, 8, 10,]так же потерей костной ткани в области опорных зубов ортопедических стоматологических супра-конструкций, что в свою очередь приводит либо к изменению конструкции протезов либо к увеличению количества опорных зу- бов.Внедрением в клиническую практику метода направленной регенерации костной ткани путем имплантации биокомпозиционных материалов в область отсутствующей костной ткани с последующим восстановлением объема кости должно стать одним из направлений в комплексном стоматологическом лечении данных пациентов[3, 6, 7, 9, 11,]. В целях создания условий для ускорения процессов остеогенеза было предложено много остеопластических материалов органического и неорганического происхождения, изготовленных из биологических, синтетических компонентов, а также их комбинаций. Однако на практике использование ауто-тканей сопряжено с определенными трудностями, связанными с риском инфицирования их во время забора, недостаточным объемом материала для последующего заполнения дефекта, нанесением больному дополнительной травмы.

К синтетическим относятся материалы на основе р-трикальций фосфата, гидроксиапатита (ГА), различные типы керамики, сульфат кальция. Эти материалы стали исследовать и использовать в практической стоматологии с конца 60-х годов прошлого столетия, после установления факта соотношения Са и Р (1,67) в гидроксиапатите костной ткани, а более конкретно- втрикальций фосфате, который в настоящее время признается многими исследователями тем веществом с осаждения которого из плазмы крови инициализируется процесс оссификации. В пародонтологии это соединение применяется для заполнения карманов и костных дефектов в виде биорезорбируемой керамики. [4]

При изучении остеозаменяющих материалов на основе ГА и недемиелизированного коллагена в сочетании с резорбируемыми мембранами было показано, что ГА и коллаген были одинаково эффективны при восстановлении костных дефектов. При этом при лоскутных операциях более удобен был материал на основе коллагена, а при закрытии костных дефектов в область боковых групп зубов более удобен был материал на основе ГА. При этом у пациентов с отягощенным гематологическим анамнезом отмечалось снижение костной регенерации на 20%. Авторы исследования считают, что применение ГА и недеминерализованного коллагена одинаково эффективно при замещении костного дефекта, но скорость регенерации при наличии ряда соматических заболеваний может быть снижена [2]

Материалы и методы исследования

На кафедре ортопедической стоматологии ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И.Евдокимова совместно с лабораторией биомедицинских исследований ФГБОУ ВО Первый МГМУ им И.М.Сеченова, было проведено экспериментальное исследование, направленное на ускорение репаративных процессов в костной ткани челюстей.

Задачей экспериментальной части работы явилось сравнительная характеристика направленной регенерации костной ткани нижней челюсти кролика после нанесения стандартных дефектов и заживления костных ран в условиях естественного течения процесса, при использовании препарата BioOssc одной стороны, и клеточной культуры (композиции) с костным препаратом- с противоположной стороны челюсти.

В эксперименте использовали 10 кроликов породы шиншилла в возрасте 4-5 недель, массой от 1,5 до 3 кг. Операцию проводили с соблюдением правил асептики и антисептики. Материалом забора служила слизистая оболочка десневого края. Полученный материал помещали в стерильную пробирку и сразу отправляли в лабораторию.

Экспериментальная модель дефекта заключалась в формировании критических костных полостей у кроликов в области тела нижней челюсти справа и слева. Изучение анатомического строения нижней челюсти кроликов подтвердило мнение о том, что кость в области угла и ветви нижней челюсти имеет толщину 0,3 -2,3 мм и прикрыта толстым слоем мышечной ткани. Тело челюсти на уровне 2 и 3 коренных зубов (моляров) имеет толщину 7,11,14 мм и расположено наиболее близко к поверхности кожи. В связи с этим формирование полости осуществляли в области тела нижней челюсти на уровне 2 и 3 коренных зубов.

Для оценки проведенного лечения дефектов костной ткани, было исследование нижней челюсти кролика на сроках 1, 3, 6 месяцев.

Рис.1 Опытная группа 1 месяц наблюдений. Окраска гематоксилином и эозином, ув.Х-100. Полость дефекта, заполненная фрагментами Био-Осс, в центре фрагмент новообразованной костной ткани.

По результатам исследования в опытной группе через 1 месяц гистологическая картина препаратов четырех кроликов была схожа, с полученными результатами при исследовании контрольной группы. Костный дефект был заполнен мелкими фрагментами костной ткани (материалом Био-Осс), которые были полностью лишены клеток и окрашивались гематоксилином и эозином с разной степенью интенсивности (рис.1).

Рис. 2. Опытная группа (1 месяц наблюдений). Поляризационная микроскопия Ув-100.

При окраске по Ван-Гизону нами установлено, что фрагменты окрашивались фуксинофильно с разной степенью интенсивностью. При фазово-контрастной микроскопии в костных фрагментах выявлялась фибриллярная структура ткани. Микроскопия в темном поле также выявляла фибрилярность, но структура при этом значительно отличалась от структуры здоровой костной ткани. При поляризационной микроскопии костные фрагменты имплантата были анизотропны, то есть они были лишены двойного лучепреломления, в отличие от здоровой костной ткани (рис. 2).

По результатам исследования в опытной группе через 3 месяца бывшая полость дефекта была уже полностью заполнена губчатой (трабеку- лярной) костной тканью (рис.3), которая имела ха- рактерную структуру: относительно многочислен- ные фрагменты Био-Осс лишены клеток и имеют гомогенную структуру, иногда с тонкими трещи- нами. Часть подобных фрагментов была окружена соединительной тканью, а на границе между фраг- ментом и этой тканью видны макрофаги и гигант- ские многоядерные клетки, осуществляющие ре- зорбцию материала Био-Осс. Однако большую часть бывшей полости занимали новообразованные костные трабекулы, между которыми местами рас- полагалсяжировой костный мозг, а местами - рых- лая соединительная ткань с умеренной лимфо-мак- рофагальной инфильтрацией. Часть трабекул была сформирована на основе фрагментов Био-Осс, ко- торые еще остаются в их центре. Костные трабе- кулы давали четкую анизотропию в отличие от ма- териала Био-Осс.

Рис.З.Опытная группа, 3 месяц наблюдений. Г-Э УВх50.Полость дефекта заполнена трабекулами новообразованной кости, и немногочисленными фрагментами Био-Осс.

Важным наблюдением является то, что в полости дефекта среди соединительной ткани остаются фрагменты Био-Осс, которые окружаются новообразованной костной тканью. Таким образом, мы считаем, что остеогенез идет двумя путями: новообразованием соединительной ткани в стенках полости и формированием необразованных балок на основе фрагментов Био-Осс. При фазово-контрастной микроскопии нами установлено, что Био-Осс остается аморфным, а окружающая ткань приобретает костную структуру, при поляризационной микроскопии данная незрелая ткань ещё в основном изотропна, но имеет анизотропные участки, тогда как Био-Осс полностью изотропен.

Нами установлено, что в контрольной группе через 3 месяца полость дефекта была заполнена соединительной тканью разного типа. В одних участках она плотная, зрелая, состоит из тяжей фибробластов и коллагеновых волокон (рис.4), однако в основном полость заполнена сравнительно рыхлой соединительной тканью фибро-ретикулярного типа. В стенках полости отмечается участки остеогенеза.

Рис. 4. Контрольная группа, 3 месяц наблюдений. Поляризационная микроскопия Ув-100.

Через 6 месяцев в опытной группе выявлено, что полость бывшего дефекта заполнена трабекулярной костной тканью. У животных данной группы костная ткань имела значительно более зрелый характер, чем в контрольной группе: трабекулы были более толстые, с правильной организа- фрагменты Био-Осс, но реже, чем в контрольной группе. Однако отдельные фрагменты были видны в костномозговых полостях, одновременно отмечались и участки компактизации костной структуры (рис.5).

Рис.5.

Опытная группа 6 месяц наблюдений. Г-Э УВх50. Участок зрелой компактизированной костной ткани.

Таким образом, в опытной группе, где наряду с Био-Осс были использованы МСК, остеогенез в полости дефекта значительно опережал контрольную группу. К 6 месяцу полость заполнялась зрелой трабекулярной костью с жировым костным мозгом. В контрольной группе полость дефекта так же заполнялась трабекулярной костью, но менее зрелой, причем новообразованные трабекулы в это время формируются еще на фрагментах Био-Осс.

Через 6 месяцев в контрольной группе полость дефекта уже полностью была заполнена костной тканью трабекулярной структуры. Между трабекулами образовался костный мозг жирового типа. Видны были так же многочисленные сосуды с расширенным просветом и многочисленными эритроцитами (стаз эритроцитов). Следует отметить, что большинство трабекул имели в центре бесклеточное вещество-матрикс костных фрагментов Био- Осс. Между этим матриксом и новообразованной костной тканью граница по существу исчезала, практически не обнаруживались признаки резорбции Био-Осс клеточными элементами.

Рис. 6. Опытная группа (6 месяц наблюдений). Био-Оссбесструктурен. Ув-200. Фазово-контрастная микроскопия предыдущего участка: костная ткань имеет характерную структуру

При поляризационной микроскопии остатки Био-Осс по-прежнему не давали двойного лучепреломления, которые в новообразованных костных структурах еще больше усиливались по сравнению с трехмесячным сроком.

Таким образом, к 6 месяцу наблюдения в контрольной группе отмечалось формирование в бывшей полости дефекта трабекулярной костной ткани на основе фрагментов Био-Осс. При этом по степени развития и зрелости эта ткань соответствовала той, которая заполняла полость через 3 месяца в опытной группе.

Список литературы.

1. Апресян Г.Н. Нуждаемость в ортопедической стоматологической помощи населения пожилого и старческого возраста и особенности ее оказания в условиях бесплатного (льготного) зубного протезирования // ЦНИИС МЗ РФ, 2005. 25 с.

2. Дунаев, М.В Сравнительный анализ и клинический опыт использования остеопластических материалов на основе недеминерализованного костного коллагена и искусственного гидроксиапатита при закрытии костных дефектов в амбулаторной хирургической стоматологии // Вестник РАМН. 2014. № 7-8. С. 112-120.

Загорский В.А. Протезирование при полной адентии. Москва: Медицина, 2008.С 320

3. Панасюк. А.Ф. Биоматериалы для тканевой инженерии и хирургической стоматологии // Стоматология. 2000. -№6.-С. 12- 18.Aravindaksha S.P., Batra P., Sadhu P. Bilateral контрастной микроскопии Био-Осс отличался отсутствием какой-либо структуры, в то время как новообразованная кость имела типичную структуру

Alveolar Distraction for Large Alveolar Defects: Case Report. // Cleft Palate. Craniofac. J. 2014.C 614-617

4. BelalM.H. идр. Treatment of human class II

furcation defects using connective tissue grafts, bioabsorbable membrane, and resorbable

hydroxylapatite: a comparative study. // J. Int. Acad. Periodontal. 2005. Т. 7. № 4. С. 114-28.

Bozkaya S. идр. Use of alveolar distraction osteogenesis for implant placement: a case

5. Hammarstrom L. The role of enamel matrix proteins in the development of cementum and periodontal tissues. // Ciba Found. Symp. 1997. Т. 205. С. 246-55; discussion 255-60.

6. Hammerle C.H.F. идр. Evidence-based knowledge on the biology and treatment of extraction sockets. // Clin. Oral Implants Res. 2012. Т. 23 Suppl

5. С. 80-2.

7. Malachias A. идр. Modified functional impression technique for complete dentures. // Braz. Dent. J. 2005. Т. 16. № 2. С. 135-9.

8. Mampilly M.O. Rehabilitation of Edentulous Atrophic Anterior Mandible - The Role of Vertical Alveolar Distraction Osteogenesis // J. Clin. DIAGNOSTIC Res. 2014.

9. Meinig R.P. Clinical use of resorbable polymeric membranes in the treatment of bone defects. // Orthop. Clin. North Am. 2010. Т. 41. № 1. С. 39-47; table of contents.

10. Mericske-Stern R.D., Taylor T.D., Belser U. Management of the edentulous patient. // Clin. Oral Implants Res. 2000. Т. 11 Suppl 1. С. 108-25.

11. Misch C.M. Autogenous bone: is it still the gold standard? // Implant Dent. 2010. Т. 19. № 5. С. 361.

References

1. Mr. Apresyan.N. Need in orthopedic dental care population of elderly and senile age and peculiarities of its rendering in the conditions of free (subsidized) dental prosthetics // ZNIIS Russian Federation Ministry of health 2005,.P 25

2. Mr, Dunaev. M. Comparative analysis and clinical experience of using osteoplastic materials on the basis of nondemineralized bone collagen and artificial hydroxyapatite in closing bone defects in outpatient surgical dentistry // Vestnik RAMS. 2014. No. 7-8. Pp. 112-120.

3. In Zagorskiy.. Restoration of an edentulous jaw. Moscow: Meditsina, 2008,.

4. 4. Panasyuk. A.F. Biomaterials for tissue engineering and surgical dentistry // Dentistry. 2000.- No. 6.- P. 12-18.

5. S. Aravindaksha P., Batra R., Sadhu, P. bilateral Alveolar Distraction for large Alveolar defects: a clinical case. / / Cleft Palate. Craniofac. Ya 2014.

6. BelAL M. H., etc. Treatment of human class II turkali defects using connective tissue grafts, membranes are absorbable, and resorbable hydroxylapatite: a comparative study. // J. Int. Acad. Periodontol. 2005. Vol. 7. No. 4. P. 114-28.

7. Gottlow J. guided tissue regeneration using bioresorbable and non-resorbable devices: initial healing and long-term results. // J. Periodontol. 1993. T. 64. No. 11 POS C. 1157-65.

8. Hammarstrom L. the role of enamel matrix proteins in the development of dental and periodontal tissues. // Ciba Found. Symp. 1997. T. 205. P. 246-55; discussion 255-60.

9. D. Lundgren, H. Rylander, Laurell L. to save or to extract, that is the question. Natural teeth or dental implants in periodontitis-susceptible patients: clinical decision-making and treatment strategies on the example of the presentation of the patient. // Periodontol. 2000. 2008. T. 47. S. 27-50

10. Malachi A. etc. Changes the functional method of impressions for complete dentures. // Braz. Dent. J. 2005. T. 16. No. 2. P. 135-9.

11. B. S. McAllister, haghighat K. bone augmentation techniques. // J. Periodontol. 2007. Vol. 78. No. 3. P. 377-96.

Размещено на Allbest.ru