КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТКАНЕ

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТКАНЕ-ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В ОРТОПЕДИИ
Десятниченко К.С., Курдюмов С.Г., Селезнева И.И., Тимонина Е.А.
ЗАО «НПО «ПОЛИСТОМ», Россия, Москва
Проблема возмещения обширных костных дефектов у пациентов с пониженной или
отсутствующей остеогенной потенцией остается важнейшей в ортопедии. Еще в XIX веке был
предложен способ возмещения костных дефектов посредством имплантации частично
деминерализованной и депротеинизированной кости (Senn N., 1889), составивший
альтернативу трансплантации аутографтов, до сих пор признаваемой «золотым стандартом»
остеопластики (Reinchert J.C. et al., 2012). По настоящее время продолжается
совершенствование остеопластических материалов из алло- и ксенокости, предназначенных
для имплантации в костный дефект. Разработки в этой области направлены на улучшение
свойств,
которыми
должны
обладать
такие
материалы:
биосовместимость,
биодеградируемость, экономическая доступность, остеогенный потенциал.
Последний возможен при наличии у материала одного из свойств (или их сочетания):
остеокондуктивности, остеоиндуктивности и остеогенности. Остеокондуктивность
(остеопроводимость) имеет в специальной литературе не менее десятка определений, однако
при внимательном рассмотрении обнаруживает признаки остеоинтеграции (соединения
костной
ткани
с
небиологическим
объектом)
или
отсроченной,
вторичной
остеоиндуктивности (Григорьян А.С., Топоркова А.К., 2007).
Остеоиндуктивность, напротив, имеет четкое общепринятое определение – свойство
побуждать полипотентные клетки мезенхимального происхождения к дифференцировке в
остеогенные, экспрессирующие внеклеточный матрикс, способный к биологической
минерализации (Urist M.R., 1965; Фриденштейн А.Я., Лалыкина К.С., 1973). Стимулирование
физиологической активности дифференцированных клеток (остеобластов) составляет
сущность явления остеогенности.
Кроме
того,
компоненты
минеральной
и
органической
составляющих
остеопластических материалов обладают свойствами фиксировать биологически активные
вещества – пептиды (в том числе местные факторы роста), нуклеиновые кислоты, а также
привлекать и удерживать клетки мезенхимального происхождения на разной стадии
дифференцировке, что позволяет создание ткане-инженерных конструкций (ТИК) с
повышенными остеоиндуктивными свойствами.
Успехи использования предварительно обработанных алло- и ксенокости в клинике
стимулировали создание синтетических остеопластических материалов. С начала 70-х гг. ХХ
века в ряде стран начались работы по созданию и внедрению в медицинскую практику
нового класса биосовместимых материалов для костной пластики
свойствами,
представляющие собой составы или композиции ортофосфатов кальция, коллагена,
гетерополисахаридов и других биополимеров, которые с тех пор широко используются во
всем мире в стоматологии, челюстно-лицевой и восстановительной хирургии.
В нашей стране первые разработки, испытания и производство остеопластических
материалов начались коллективом НПО «ПОЛИСТОМ», образованном в 1990 г.. Первые из
них были зарегистрированы после длительных доклинических испытаний и апробации в
клинике в МЗ РФ в 1994-95гг., а в 2002 г. по результатам деятельности компании
«ПОЛИСТОМ» была внесена в Общеотраслевой классификатор продукции РФ (ОКП)
подгруппа - 93 9180 «Материалы для регенерации костной ткани». В 2003 году авторский
коллектив компании «ПОЛИСТОМ» был награжден Государственной премией РФ в области
науки и техники. По настоящее время в НПО «ПОЛИСТОМ» проводится работа по
совершенствованию остеопластических материалов, главными целями которых являются: 1)
повышение остеоиндуцирующих свойств, что делает возможным их использования при
операциях у больных со сниженным регенерационным потенциалом – при остеопатиях и
остеопорозе инволюционной, ятрогенной и алиментарной природы; 2) оптимизация реакции
окружающих тканей при имплантации остеопластического материала в костный дефект –
снижение активности асептического воспаления, оксидативного стресса; 3) устранение
цитотоксичности остеопластических материалов, что необходимо для использования их при
создании ТИК – наиболее перспективного направления регенерационной медицины; 4)
создание остеопластических материалов в виде гелей и паст, что позволяет снизить уровень
хирургической агрессии при возмещении костных дефектов.
В настоящее время линейка остеопластических материалов, производимых НПО
«ПОЛИСТОМ», насчитывает более 30 наименований, включая изделия, имеющие
антибактериальные и антиоксидантные свойства,а также композиции остеотропных факторов
роста. Все материалы являются биосовместимыми, биодеградируемыми, нецитотоксичными и
остеоиндуктивными. Они выпускаются в различной физической форме: порошки и гранулы,
блоки из губчатого материала, пластины и мембраны, гели и гетерофазные системы, что
позволяет заполнять костные дефекты различной формы и меры доступности.
Механизм остеоиндуцирующего действия искусственно созданных ТИК, несомненно,
имеет общие черты с таковым от применения остеопластических материалов из нативной
кости. На основании референтных данных и собственных наблюдениях,
по-видимому,
имеет место протекающий в несколько этапов процесс:
1. Реакция окружающих тканей на имплантат – асептическое воспаление, образование
воспалительного клеточного вала, в состав которого входят полипотентные клетки
мезенхимального происхождения, мигрирующие в имплантат.
2. Свойства материала имплантата обеспечивают фиксацию этих клеток (адгезия),
начинается их пролиферация и образование клеточно-тканевой конструкции.
3. По достижению определенной величины пула этих клеток при достаточном
кровоснабжении происходит дифференцировка этих клеток в остеогенные, экспрессия
последними матрикса, способного к минерализации (образованию провизорной костной
ткани), с последующей органо-типической перестройкой в зрелую кость.
Смена этапов задается изменением концентрации местных факторов роста – дозозависимо
стимулирующих либо пролиферацию, либо дифференцировку. Начальный уровень ее
обеспечивает поступление из циркуляторного русла, увеличение концентрации, необходимое
для остеогенной дифференцировки, - за счет освобождения из резорбирующейся материнской
кости и продуцируется клетками воспалительного вала.