Доклиническая оценка эффективности и безопасности нового костнопластического материала ксеногенного происхождения, содержащего в своем объеме ванкомицин и меропенем

Автор: Стогов Максим Валерьевич, Дюрягина Ольга Владимировна, Силантьева Тамара Алексеевна, Киреева Елена Анатольевна, Шипицына Ирина Владимировна, Степанов Михаил Александрович

Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii

Рубрика: Оригинальные статьи

Статья в выпуске: 4 т.28, 2022 года.

Бесплатный доступ

Костный ксеноматрикс является доступным материалом для пластики в связи с его доступностью и возможностью существенной модификации. Цель. Сравнительная оценка эффективности и безопасности применения ксеногенного костнопластического материала, содержащего в своем объеме антибиотики ванкомицин и меропенем, в эксперименте на модели заживления дефекта длинных костей у кроликов. Материалы и методы. Исследование выполнено на 28 кроликах- самцах в возрасте от 8 месяцев до 1,2 года. Всем животным моделировали полостной дефект правого и левого дистального метафиза бедренной кости размером 4 × 4 × 6 мм. В полость дефекта имплантировали блоки костного матрикса аналогичного размера. Животным группы 1 (n = 8, контроль) имплантировали свободный «чистый» костный блок. Животным группы 2 (n = 10) - костный блок, насыщенный ванкомицином. Животным группы 3 (n = 10) - костный блок, насыщенный меропенемом. Для оценки эффективности и безопасности материала использовали клинический, рентгенологический, патоморфологический, гистологический, лабораторные методы. Результаты. Рентгенологические признаки замещения исследуемых материалов в дефекте у животных группы 1 отмечались к 182 суткам, в группе 2 - к 84 суткам, в группе 3 - также в диапазоне до 182 суток. В каждой группе встречено осложнение в виде артроза коленного сустава (по одному животному). По данным гистологического исследования обнаружено, что в группах 2 и 3 полная элиминация ксеноматериала в средней части дефекта и замещение его трабекулярной костью отмечалось к 182 суткам после имплантации. Степень раздражающего действия материалов у животных групп 2 и 3 не превышала значения контроля. Данные лабораторного исследования у животных группы 2 и 3 также не выявили достоверных отличий с группой 1. Дискуссия. Разработанные костнопластические материалы на основе ксеноматрикса костей крупного рогатого скота, насыщенные ванкомицином и меропенемом, обладают приемлемыми характеристиками безопасности и эффективности.

Еще

Костный ксеноматериал, ванкомицин, меропенем, дефект длинных костей

Короткий адрес: https://sciup.org/142235724

IDR: 142235724 | DOI: 10.18019/1028-4427-2022-28-4-565-573

Список литературы Доклиническая оценка эффективности и безопасности нового костнопластического материала ксеногенного происхождения, содержащего в своем объеме ванкомицин и меропенем

Стогов М.В., Смоленцев Д.В., Киреева Е.А. Костные ксеноматериалы в травматологии и ортопедии (аналитический обзор литературы) // Травматология и ортопедия России. 2020. Т. 26, № 1. С. 181-189. DOI: 10.21823/2311-2905-2020-26-1-181-189.
Bone xenotransplantation: A review of the history, orthopedic clinical literature, and a single-center case series / D.N. Bracey, N.E. Cignetti, A.H. Jinnah, A.V. Stone, B.M. Gyr, P.W. Whitlock, А.Т. Scott // Xenotransplantation. 2020. Vol. 27, No 5. Р. e12600. DOI: 10.1111/xen.12600.
Acetabular revision in total hip arthroplasty with tantalum augmentation and lyophilized bovine xenograft / C.V. Diesel, T.A. Ribeiro, M.R. Guimaraes, C.A.S. Macedo, C.R. Galia // Rev. Bras. Ortop. 2017. Vol. 52, No Suppl. 1. P. 46-51. DOI: 10.1016/j.rboe.2017.08.009.
Improved osseointegration using porcine xenograft compared to demineralized bone matrix for the treatment of critical defects in a small animal model / A.H. Jinnah, P. Whitlock, J.S. Willey, K. Danelson, B.A. Kerr, O.A. Hassan, C.L. Emory, T.L. Smith, D.N. Bracey // Xenotransplantation. 2021. Vol. 28, No 2. P. e12662. DOI: 10.1111/xen.12662.
Comparison of Allograft and Bovine Xenograft in Calcaneal Lengthening Osteotomy for Flatfoot Deformity in Cerebral Palsy / J. Rhodes, A. Mansour, A. Frickman, B. Pritchard, K. Flynn, Z. Pan, F. Chang, N. Miller // J. Pediatr. Orthop. 2017. Vol. 37, No 3. P. e202-e208. DOI: 10.1097/ BPO.0000000000000822.
Recent Trends in the Development of Bone Regenerative Biomaterials / G. Tang, Z. Liu, Y. Liu, J. Yu, X. Wang, Z. Tan, X. Ye // Front. Cell Dev. Biol. 2021. Vol. 9. P. 665813. DOI: 10.3389/fcell.2021.665813.
Аугментация костных дефектов дистального отдела большеберцовой кости синтетическим b-трикальций фосфатом и ксенопластическим материалом "Остеоматрикс" при хирургическом лечении внутрисуставных импрессионных переломов / С.М. Кутепов, Е.А. Волокитина, М.В. Гилев, Ю.В. Антониади, Е.В. Помогаева // Гений ортопедии. 2016. № 3. С. 14-20.
Биодеградируемые импланты. Становление и развитие. Преимущества и недостатки. (Обзор литературы) / Л.А. Якимов, Л.Ю. Слиняков, Д.С. Бобров, Е.Б. Калинский, Е.В. Ляхов, А.Л. Лосик // Кафедра травматологии и ортопедии. 2017. № 1 (21). С. 47-52.
Clinical trial and in-vitro study comparing the efficacy of treating bony lesions with allografts versus synthetic or highly-processed xenogeneic bone grafts / E.J. Kubosch, A. Bernstein, L. Wolf, T. Fretwurst, K. Nelson, H. Schmal // BMC Musculoskelet. Disord. 2016. Vol. 17. P. 118. DOI: 10.1186/ s12891-016-0930-1.
Investigating the Osteoinductive Potential of a Decellularized Xenograft Bone Substitute / D.N. Bracey, A.H. Jinnah, J.S. Willey, T.M. Seyler, I.D. Hutchinson, P.W. Whitlock, T.L. Smith, K.A. Danelson, C.L. Emory, B.A. Kerr // Cells Tissues Organs. 2019. Vol. 207, No 2. P. 97-113. DOI: 10.1159/000503280.
Comparison of demineralized bone matrix and hydroxyapatite as carriers of Escherichia coli recombinant human BMP-2 / Y.Z. Jin, G.B. Zheng, J.H. Lee, S.H. Han // Biomater. Res. 2021. Vol. 25, No 1. DOI: 10.1186/s40824-021-00225-7.
Interaction between living bone particles and rhBMP-2 in large segmental defect healing in the rat femur / F. Liu, J.W. Wells, R.M. Porter, V. Glatt, Z. Shen, M. Schinhan, A. Ivkovic, M.S. Vrahas, C.H. Evans, E. Ferreira // J. Orthop. Res. 2016. Vol. 34, No 12. P. 2137-2145. DOI: 10.1002/jor.23255.
Xeno-Hybrid Bone Graft Releasing Biomimetic Proteins Promotes Osteogenic Differentiation of hMSCs / H. Zhu, V.H. Blahnova, G. Perale, J. Xiao, F. Betge, F. Boniolo, E. Filova, S.P. Lyngstadaas, H.J. Haugen // Front. Cell Dev. Biol. 2020. Vol. 8. P. 619111. DOI: 10.3389/fcell.2020.619111.
Mesenchymal stem cell sheets: a new cell-based strategy for bone repair and regeneration / M. Chen, Y. Xu, T. Zhang, Y. Ma, J. Liu, B. Yuan, X. Chen, P. Zhou, X. Zhao, F. Pang, W. Liang // Biotechnol. Lett. 2019. Vol. 41, No 3. P. 305-318. DOI: 10.1007/s10529-019-02649-7.
The construction of a novel xenograft bovine bone scaffold, (DSS)6-liposome/CKIP-1 siRNA/calcine bone and its osteogenesis evaluation on skull defect in rats / G. Xu, X. Hu, L. Han, Y. Zhao, Z. Li // J. Orthop. Translat. 2021. Vol. 28. P. 74-82. DOI: 10.1016/j.jot.2021.02.001.
Stem Cell-Friendly Scaffold Biomaterials: Applications for Bone Tissue Engineering and Regenerative Medicine / Y. Zhang, D. Wu, X. Zhao, M. Pakvasa, A.B. Tucker, H. Luo, K.H. Qin, D.A. Hu, E.J. Wang, A.J. Li, M. Zhang, Y. Mao, M. Sabharwal, F. He, C. Niu, H. Wang, L. Huang, D. Shi, Q. Liu, N. Ni, K. Fu, C. Chen, W. Wagstaff, R.R. Reid, A. Athiviraham, S. Ho, M.J. Lee, K. Hynes, J. Strelzow, T.-C. He, M. El Dafrawy // Front. Bioeng. Biotechnol. 2020. Vol. 8. 598607. DOI: 10.3389/fbioe.2020.598607.
Fabrication and characterization of bovine hydroxyapatite-gelatin-alendronate scaffold cross-linked by glutaraldehyde for bone regeneration / Samirah, A.S. Budiatin, F. Mahyudin, J. Khotib // J. Basic Clin. Physiol. Pharmacol. 2021. Vol. 32, No 4. P. 555-560. DOI: 10.1515/jbcpp-2020-0422.
Contribution of the in situ release of endogenous cations from xenograft bone driven by fluoride incorporation toward enhanced bone regeneration / W. Qiao, R. Liu, Z. Li, X. Luo, B. Huang, Q. Liu, Z. Chen, J.K.H. Tsoi, Y.X. Su, K.M.C. Cheung, J.P. Matinlinna, K.W.K. Yeung, Z. Chen // Biomater. Sci. 2018. Vol. 6, No 11. P. 2951-2964. DOI: 10.1039/c8bm00910d.
Local antibiotic delivery with bovine cancellous chips / C.S. Lewis, J. Katz, M.I. Baker, P.R. Supronowicz, E. Gill, R.R. Cobb // J. Biomater. Appl. 2011. Vol. 26, No 4. P. 491-506. DOI: 10.1177/0885328210375729.
Comparative study of impact of animal source on physical, structural, and biological properties of bone xenograft / F. Gashtasbi, S. Hasannia, S. Hasannia, M. Mahdi Dehghan, F. Sarkarat, A. Shali // Xenotransplantation. 2020. Vol. 27, No 6. e12628. DOI: 10.1111/xen.12628.
Bone grafts: which is the ideal biomaterial? / H.J. Haugen, S.P. Lyngstadaas, F. Rossi, G. Perale // J. Clin. Periodontol. 2019. Vol. 46, No Suppl. 21. P. 92-102. DOI: 10.1111/jcpe.13058.
Накоскин А.Н., Дюрягина О.В., Ковинька М.А. Ксеноимплантация матрикса костной ткани при замещении дефектов кости у кроликов // Ветеринария Кубани. 2016. № 6. С. 19-21.
Маркеры костного ремоделирования при замещении дефекта трабекулярной костной ткани резорбируемыми и нерезорбируемыми осте-опластическими материалами в эксперименте / М.В. Гилев, Е.А. Волокитина, И.П. Антропова, В.В. Базарный, С.М. Кутепов // Гений ортопедии. 2020. Т. 26, № 2. С. 222-227.
Evaluation and comparison of synthesised hydroxyapatite in bone regeneration: As an in vivo study / A. Rahimnia, H. Hesarikia, A. Rahimi, S. Karami, K. Kaviani // J. Taibah Univ. Med. Sci. 2021. Vol. 16, No 6. P. 878-886. DOI: 10.1016/j.jtumed.2021.06.006.
Local antibiotic delivery with demineralized bone matrix / C.S. Lewis, P.R. Supronowicz, R.M. Zhukauskas, E. Gill, R.R. Cobb // Cell Tissue Bank. 2012. Vol. 13, No 1. P. 119-127. DOI: 10.1007/s10561-010-9236-y.
In vitro оценка антимикробной активности модифицированных костных ксеноматериалов / М.В. Стогов, Д.В. Смоленцев, З.С. Науменко, Н.В. Годовых, М.В. Гурин, Е.А. Киреева, А.Е. Лукьянов, О.В. Дюрягина, Н.В. Тушина // Гений ортопедии. 2019. Т. 25, № 2. С. 226-231. DOI: 10.18019/1028-4427-2019-25-2-226-231.
Получение ксеногенной костной крошки для имплантаций с помощью сверхкритической флюидной экстракции / Д.В. Смоленцев, М.В. Гурин, А.А. Венедиктов, С.В. Евдокимов, Р.С. Фадеев // Медицинская техника. 2019. № 4 (316). С. 8-10.
Evaluation of a bone filler scaffold for local antibiotic delivery to prevent Staphylococcus aureus infection in a contaminated bone defect / K.E. Beenken, M.J. Campbell, A.M. Ramirez, K. Alghazali, C.M. Walker, B. Jackson, C. Griffin, W. King, S.E. Bourdo, R. Rifkin, S. Hecht, D.G. Meeker, D.E. Anderson, A.S. Biris, M.S. Smeltzer // Sci. Rep. 2021. Vol. 11, No 1. P. 10254. DOI: 10.1038/s41598-021-89830-z.
A biodegradable antibiotic-eluting PLGA nanofiber-loaded deproteinized bone for treatment of infected rabbit bone defects / J. Gao, G. Huang, G. Liu, Y. Liu, Q. Chen, L. Ren, C. Chen, Z. Ding // J. Biomater. Appl. 2016. Vol. 31, No 2. P. 241-249. DOI: 10.1177/0885328216654424.
Antibiotic-loaded bone graft for reduction of surgical site infection in spinal fusion / S.M. Shiels, V.P. Raut, P.B. Patterson, B.R. Barnes, J.C. Wenke // Spine J. 2017. Vol. 17, No 12. P. 1917-1925. DOI: 10.1016/j.spinee.2017.06.039.
Effect of Local Delivery of Vancomycin and Tobramycin on Bone Regeneration / W. Han, L. Zhang, L.J. Yu, J.Q. Wang // Orthop. Surg. 2021. Vol. 13, No 5. P. 1654-1661. DOI: 10.1111/os.13020.
Биохимические маркеры остеогенеза и воспаления в сыворотке крови при ксеноимплантации / А.Н. Накоскин, М.А. Ковинька, И.А. Тала-шова, Н.В. Тушина, С.Н. Лунева // Медицинский вестник Северного Кавказа. 2018. Т. 13, № 1-1. С. 82-85.
Репаративные процессы при алло- и ксеноимплантации внеклеточного матрикса кости / А.Н. Накоскин, Т. А. Силантьева, Н.В. Накоскина, И.А. Талашова, Н.В. Тушина // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2018. Т. 62, № 3. С. 60-66. DOI: 10.25557/00312991.2018.03.60-66.
Effect of Anti-infective reconstituted bone xenograft combined with external fixator on serum CRP and PCT levels and prognosis of patients with bone infection after lower extremity long bone trauma / F. Wang, Y. Liu, X. Qiu, H. Fei, W. Liu, K. Yuan // Evid. Based Complement. Alternat. Med. 2021. Vol. 2021. P. 5979514. DOI: 10.1155/2021/5979514.
Recent advances in the local antibiotics delivery systems for management of osteomyelitis / R.K. Wassif, M. Elkayal, R.N. Shamma, S.A. Elkheshen // Drug Deliv. 2021. Vol. 28, No 1. P. 2392-2414. DOI: 10.1080/10717544.2021.1998246.
Изменения морфомеханических характеристик костных имплантатов при радиационной стерилизации / В.В. Розанов, И.В. Матвейчук, А.П. Черняев, Н.А. Николаева // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2019. Т. 83, № 10. С. 1435-1440.

Еще

Статья научная