Экспериментальное изучение влияния имплантатов с покрытиями на основе сверхтвердых соединений на морфологические показатели крови экспериментальных животных

Профилактика, диагностика и лечение переломов костей остаются одной из актуальных задач травматологии и ортопедии, поскольку по частоте встречаемости переломов в условиях городской жизни они относятся к более распространенным заболеваниям как в ветеринарной, так и в гуманной медицине.

Для изготовления металлических имплантатов для остеосинтеза широко используют титан, медицинскую нержавеющую сталь, которые порой обладают рядом недостатков [1]. Главные требования, предъявляемые к любым материалам, призванным соприкасаться с костными структурами, это высокая коррозионная стойкость, биологическая инертность и прочность. Для решения данной проблематики в России, как и за рубежом, испытывают и наносят на вышеуказанные матрицы разные покрытия для придания этим металлическим изделиям желательных безопасных свойств для живых организмов в случае остеосинтеза.

Целью настоящих исследований было изучение воздействия на морфологические показатели крови имплантатов из меди, стали 12ХI8Н9Т, стали 12ХI8Н9Т с покрытием нитридами титана и гафния, стали 12ХI8Н9Т с покрытием нитридами титана и циркония.

Материалы и методы. Исследования проводились согласно ГОСТ ИСО 10993(Р). Эксперименты проводились на белых крысах-самцах с массой тела 250-300 г. В зависимости от имплантируемого материала животных разделили на 4 группы: 2 контрольных: 1. группа с имплантатами из стали 12ХI8Н9Т (n=20), 2. группа с имплантатами из меди Cu (n=20) и 2 опытных: 3. группа с имплантатами из стали 12ХI8Н9Т с покрытием нитридами титана и гафния TiN+NHf (n=20), 4. группа с имплантатами из стали 12ХI8Н9Т с покрытием нитридами титана и циркония TiN+ZrN (n=20) . Имплантацию проводили с соблюдением правил асептики и антисептики под общей потенцированной анестезией. В боковом положении крысам имплантаты вводили в среднюю треть диафиза большеберцовой кости после предварительного рассверливания. Имплантаты представляли собой шпильки длиной 8-10 мм, диаметром 0,8 мм. Поверхность образцов соответствовала стандартам, которые используются в травматологии. Измерение показателей - скорость оседания эритроцитов (СОЭ), концентрацию гемоглобина, количество эритроцитов и лейкоцитов, морфологический состав лейкоцитов определяли по общепринятой методике [3,4].

Методы статистической обработки. Полученные результаты были обработаны с помощью пакетов прикладных программ SPSS v.13.0. Различия считались достоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты исследований и их обсуждение. Общее состояние экспериментальных животных в послеоперационный период было удовлетворительным, пищевая возбудимость сохранена. Показатель температуры тела на протяжении опыта имел тенденцию к снижению у животных всех групп по сравнению с фоновыми показателями и составлял на 10 сутки в среднем 37°. Масса тела у подопытных крыс повышалась, что составило в среднем 15-30 г. У животных 4 группы (с покрытием нитридами титана и циркония) течение послеоперационного периода было осложнено наличием геморрагического отделяемого из носовых ходов и конъюнктивальной полости, изъязвлением слизистых оболочек носа и ротовой полости, язвенным орхитом.

Имплантаты находились в непосредственном контакте со следующими образованиями: мягкие ткани, окружающие диафиз большеберцовой кости, надкостница и пластинчатое вещество кости. Так, в толще мягких тканей вокруг шпилек из меди образовывалась мощная соединительно-тканная капсула, заполненная густым гнойным экссудатом желтоватого цвета. У крыс в группе с имплантатами из стали с покрытием нитридами титана и циркония (TiN+ZrN) имело место локальное припухание тканей без дифференциации контуров имплантата. У животных в двух других группах (сталь 12XI8H9T и сталь 12XI8H9T с покрытием нитридами титана и гафния) не регистрировалось каких-либо изменений со стороны тканей, окружающих имплантаты.

Результаты гематологических исследований показали, что через 10 суток после имплантации в крови подопытных животных наблюдали незначительное повышение скорости оседания эритроцитов (СОЭ) в группе с имплантатми из меди. В последующие сроки, на 30-е сутки наблюдалось снижение этого показателя до нижней границы установленной нормы, а на сроке 60 суток наблюдалось его снижение ниже нормы на 30,7%. На сроке 90 суток регистрировалось повышение СОЭ на 46,1%, что достоверное отличалось от группы с имплантатами из стали 12Х18Н9Т (p=0,033). Изменения данного показателя в других группах оставались в пределах физиологической нормы.

На сроке 10 и 30 суток и в последующие сроки достоверного отличия между группами по гемоглобину не было выявлено.

Выраженный эритроцитоз наблюдался на 10 и 30 сутки эксперимента у животных в группах Сu и TiN+ZrN, плавно снижаясь в последующие сроки. Данный скачок может быть проявлением токсического воздействия данных металлов. В остальных группах показатель оставался в пределах физиологической нормы.

Динамика изменения содержания лейкоцитов в периферической крови у групп с имплантатами из стали 12Х18Н9Т и с имплантатами из стали с покрытием нитридами титана и гафния претерпевала наименьшие колебания, оставаясь в пределах физиологической нормы, но в конце опыта показатель в группе со сталью 12Х18Н9Т был ниже исходных дооперационных значений на 46,4 %. В группе с медными имплантатами на 10 сутки регистрировалось выраженная лейкоцитопения на 28,1% по отношению к исходному показателю, на сроке 30 суток - лейкоцитоз, который составил к исходным данным 53,5%. К концу опыта на 60 и 90 сутки показатель количества лейкоцитов был в пределах физиологической нормы. На сроке 10 суток в опытной группе TiN+ZrN отмечалась выраженная лейкоцитопения на 41,5 % выше по отношению к фоновым значениям. С 30 суток по 60 суток происходит восстановление количества лейкоцитов. К концу опыта на сроке 90 суток отмечался резко выраженный лейкоцитоз, и данное увеличение по отношению к исходному значению этого показателя составило 61,4 %.

На сроке 10 суток содержание лимфоцитов осталось почти без изменений и в контрольных и в опытных группах. В контрольных группах животных - Cu и 12Х18Н9Т составило 82,0±2,5 и 85,8±3,3% соответственно. На сроке 30 суток наблюдался лимфоцитоз у всех групп вне зависимости от имплантируемого материала: 88,5±1,3 ( Cu ) и 86,4±2,9% ( 12Х18Н9Т ) ; у опытных: TiN+NHf и TiN+ZrN содержание лимфоцитов было следующее: 87,0±1,3 и 90,0±1,7% соответственно. На 60-е сутки в группе с медными имплантатами наблюдалась лимфоцитопения на 6,9% с достоверным отличием от группы TiN+NHf (p=0,043), в группе 12Х18Н9Т отмечался лимфоцитоз на 2,6%. В опытной группе TiN+NHf отмечалось увеличение числа лимфоцитов на 3,8%; в группе TiN+ZrN их снижение на 1,6%. На 90 сутки наблюдений отмечалось восстановление количества лимфоцитов до дооперационных значений у групп 12Х18Н9Т и TiN+NHf. В опытной группе с покрытием из нитридов титана и циркония число лимфоцитов превышало исходное дооперационное значение на 17,4% с достоверным отличием от групп 12Х18Н9Т (p=0,003), от TiN+NHf (p=0,043). Данное снижение содержания лимфоцитов в группе Cu указывает на токсичные свойства меди.

Характер изменений количества палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов во всех группах был идентичен, т.е. отмечалось их понижение на 30 сутки относительно фоновых показателей, а затем плавное восстановление до исходного уровня. Достоверных отличий выявлено не было.

Выраженная эозинопения отмечалась у животных групп Cu и TiN+ZrN на 30 сутки эксперимента и в последующие сроки, что характеризует напряженное состояние организма. У животных групп стали 12ХI8Н9Т и TiN+NHf количество эозинофилов на протяжении опыта значимо не изменялось.

Заключение. Анализируя результаты полученных гематологических исследований можно сделать заключение, что показатели морфологического состава периферической крови подопытных крыс претерпевали значительные изменения в группах, где применялись имплантаты из меди (Cu) и имплантаты из стали с покрытием нитридами титана и циркония (TiN+ZrN). Также существует корреляционная связь между наблюдаемыми патологическими клиническими изменениями и гематологическими изменениями у крыс данных групп.

В группах, где были применены имплантаты из стали 12Х18Н9Т и стали с покрытием нтиридами титана и гафния (TiN+NHf), показатели морфологического состава крови претерпевали наименьшие колебания и в конечном итоге восстановливались до физиологических значений.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Мюллер М.Е., Алльговер М., Шнейдер Р.,

Виллингер Х. Руководство по внутреннему остеосинтезу.-М., 1996, стр.5052. 2. Абдуллин И. Ш., Миронов М. М., Гарипова Г. И. Бактерицидные и биологически стойкие покрытия для медицинских имплантатов и инструментов // Мед.техника.-2004.-№4, стр.20-22. 3. Кондрахин И.П.

Клиническая лабораторная диагностика в ветеринарии. –  М.:

Агропромиздат,1985. 4. Кудрявцева Л.А. Клиническая гематология животных. – М., Колос,1974.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ИМПЛАНТАТОВ С ПОКРЫТИЯМИ НА ОСНОВЕ СВЕРХТВЕРДЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ

Манирамбона Ж.К., Шакирова Ф.В., Ахтямов И.Ф., Гатина Э.Б.

Резюме

Проведено сравнительное изучение влияния различных имплантатов на морфологические показатели крови. Полученные результаты показывают, что имплантаты из меди и имплантаты из стали с покрытием из циркония вызывают негативное воздействие на показатели крови. Так, в группах, где был использован имплантат из меди (Cu) и в группе с покрытием из циркония (TiN+ZrN) наблюдались выраженный эритроцитоз и эозинопения. Лейкоцитоз и лимфоцитоз наблюдались в группе TiN+ZrN , в то время как значения этих показателей были снижены в группе Cu. Количество нейтрофилов всех порядков оставалось без изменений вне зависимости от имплантируемого материала. В остальных группах ,где были применены имплантаты со сталью 12Х18Н9Т и сталью с покрытием нитридами гафния TiN+NHf, вышеуказанные показатели оставались в пределах физиологической нормы.

EXPERIMENTAL STUDY OF THE IMPACT OF IMPLANTS WITH COATINGS BASED ON SUPERHARD COMPOUNDS ON MORPHOLOGICAL PARAMETERS OF BLOOD IN EXPERIMENTAL ANIMALS

Manirambona Z.K., Shakirovа F.V., Akhtyamov I.F., Gatina E.B.