Методы усовершенствования поверхности эндопротезов на основе титановых сплавов, применяемых в детской онкопедиатрии
Автор: Горохова Е.К., Марков Н.М., Грачев Н.С., Лопатин А.В., Ворожцов И.Н., Дудаева А.А.
Журнал: Клиническая практика @clinpractice
Рубрика: Научные обзоры
Статья в выпуске: 3 т.15, 2024 года.
Бесплатный доступ
Реабилитация пациентов детского возраста с онкопатологией, локализованной в челюстно-лицевой области, - сложный и длительный процесс. Чаще всего резекция затрагивает верхнюю или нижнюю челюсть, что в свою очередь нарушает функционирование всей зубочелюстной системы. Восстановление целостности лицевых структур является ключевой задачей при лечении таких пациентов. Одним из основных материалов для реконструкции челюсти является сплав титана. Однако, несмотря на его положительные свойства и характеристики, велик риск воспаления, инкапсуляции и отторжения эндопротеза. Целью исследования был анализ существующих на сегодняшний день данных по методикам усовершенствования поверхности титановых эндопротезов на основании опубликованных работ. Проанализировав статьи по модификации поверхности конструкций из титана, применяемых для эндопротезирования, за период с 2008 по 2022 год (n=41), мы пришли к выводу, что модификация поверхности титановых эндопротезов ведёт к повышению их остеоинтеграции, что снижает риски отторжения конструкций.
Сплав титана, эндопротез, детская онкология, реабилитация, резекция челюсти, плазменно-электролитическое оксидирование
Короткий адрес: https://sciup.org/143183422
IDR: 143183422 | DOI: 10.17816/clinpract609557
Список литературы Методы усовершенствования поверхности эндопротезов на основе титановых сплавов, применяемых в детской онкопедиатрии
- Кропотов М.А., Соболевский В.А. Первичные опухоли нижней челюсти. Лечение, реконструкция и прогноз // Саркомы костей, мягких тканей и опухолей кожи. 2010. № 2. С. 9–21. [Kropotov MA, Sobolevskiy VA. Primary mandibular tumors, treatment, reconstruction and prognosis. Bone Soft Tissue Sarcomas Tumors Skin. 2010;(2):9–21]. EDN: TWKHID
- Martinez-Maza C, Rosas A, Nieto-Díaz M. Postnatal changes in the growth dynamics of the human face revealed from bone modelling patterns. J Anat. 2013;223(3):228–241. doi: 10.1111/joa.12075
- Марков Н.М., Грачев Н.С., Бабаскина Н.В., и др. Стоматологическая реабилитация в комплексном лечении детей и подростков с новообразованиями челюстно-лицевой области // Стоматология. 2020. Т. 99, № 6‑2. С. 44–62. [Markov NM, Grachev NS, Babaskina NV, et al. Dental rehabilitation in the complex treatment of children and adolescents with maxillofacial neoplasms. Stomatologiya. 2020;99(6‑2):44–62]. EDN: SNSPAH doi: 10.17116/stomat20209906244
- Aydin S, Kucukyuruk B, Abuzayed B, et al. Cranioplasty: Review of materials and techniques. J Neurosci Rural Pract. 2011;2(2):162–167. doi: 10.4103/0976-3147.83584
- Афанасов М.В., Лопатин А.В., Ясонов С.А., Косырева Т.Ф. Лечение пострезекционных дефектов нижней челюсти у детей // Детская хирургия. 2016. Т. 20, № 6. С. 314–319. [Afanasov MV, Lopatin AV, Yasonov SA, Kosyreva TF. Reatment of post-resection mandibular defects in children. Detskaya khirurgiya (Russian Journal of Pediatric Surgery). 2016;20(6):314–319]. EDN: XRFZCH doi: 10.18821/1560-9510-2016-20-6-314-319
- Kaur M, Singh K. Review on titanium and titanium based alloys as biomaterials for orthopaedic applications. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2019;102:844–862. EDN: KGICSX doi: 10.1016/j.msec.2019.04.064
- Cvijović-Alagić Z, Cvijović J, Maletaškić M. Rakin, initial microstructure effect on the mechanical properties of Ti-6Al-4V ELI alloy processed by high-pressure torsion. Materials Science and Engineering: A. 2018;736(6):175–192. doi: 10.1016/j.msea.2018.08.094
- Парфенов Е.В., Парфенова Л.В. Биомиметические покрытия на основе плазменно-электролитического оксидирования и функциональных органических молекул для имплантатов из титановых сплавов // Гены и клетки. 2022. Т. 17, № 3. С. 173–174. [Parfenov EV, Parfenova LV. Biomimetic coatings based on plasma electrolytic oxidation and functional organic molecules for implants from titanium alloy. Genes Cells. 2022;17(3):173–174]. EDN: KGJAWG
- Yerokhin AL, Nie X, Leyland A, et al. Plasma electrolysis for surface engineering: Materials engineering. Surface Coatings Technology. 1999;122(2-3):73–93. doi: 10.1016/S0257-8972(99)00441-7
- Mosab K, Siti F, Nisa N, Young GK. Recent progress in surface modification of metals coated by plasma electrolytic oxidation: Principle, structure, and performance. Progress Materials Science. 2020;117(29):100735. EDN: IRZGBE doi: 10.1016/j.pmatsci.2020.100735
- Zhang LC, Chen LYu, Wang L. Surface modification of titanium and titanium alloys: Technologies, developments, and future interests. Advanced Engineering Materials. 2020;22(5):2070017. EDN: KEXUWL doi: 10.1002/adem.202070017
- Yerokhin A, Parfenov EV, Matthews A, in situ impedance spectroscopy of the plasma electrolytic oxidation process for deposition of Ca- and P-containing coatings on Ti. Surface Coatings Technology. 2016;301:54–62. EDN: YUUVDL doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.02.035
- Гнеденков С.В., Шаркеев Ю.П., Синебрюхов С.Л., и др. Кальций-фосфатные биоактивные покрытия на титане // Вестник ДВО РАН. 2010. № 5. С. 47–57. [Gnedenkov SV, Sharkeyev YP, Sinebryukhov SL, et al. Сalcium-phosphate bioactive coatings on titanium. Vestnik Far East Branch Russ Acad Sci. 2010;(5): 47–57]. EDN: OWPYCR
- Parfenova LV, Lukina ES, Galimshina ZR, et al. Biocompatible organic coatings based on bisphosphonic acid RGD-derivatives for PEO-modified titanium implants. Molecules. 2020;25(1):229. EDN: NQSAWM doi: 10.3390/molecules25010229
- Parfenov EV, Parfenova LV, Dyakonov GS, et al. Surface functionalization via PEO coating and RGD peptide for nanostructured titanium implants and there in vitro assessment. Surface Coatings Technology. 2019;357(B):669–683. EDN: GPTPDP doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.10.068
- Shehadeh A, Noveau J, Malawer M, et al. Late complications and survival of endoprosthetic reconstruction after resection of bone tumors. Clin Orthop Relat Res. 2010;468:2885–2895. doi: 10.1007/s11999-010-1454-x
- Bohara S, Suthakorn J. Surface coating of orthopedic implant to enhance the osseointegration and reduction of bacterial colonization: A review. Biomater Res. 2022;26(1):26. EDN: EVDMWR doi: 10.1186/s40824-022-00269-3
- Humphreys H. Surgical site infection, ultraclean ventilated operating theatres and prosthetic joint surgery: Where now? J Hospital Infection. 2012;81(2):71–72. doi: 10.1016/j.jhin.2012.03.007
- Bratzler DW, Dellinger EP, Olsen KM, et al.; American Society of Health-System Pharmacists (ASHP); Infectious Diseases Society of America (IDSA); Surgical Infection Society (SIS); Society for Healthcare Epidemiology of America (SHEA). Clinical practice guidelines for antimicrobial prophylaxis in surgery. Surg Infect (Larchmt). 2013;14(1):73–156. doi: 10.1089/sur.2013.9999
- Illingworth KD, Mihalko WM, Parvizi J, et al. How to minimize infection and thereby maximize patient outcomes in total joint arthroplasty: A multicenter approach. AAOS exhibit selection. J Bone Joint Surg Am. 2013;95(8):e50. doi: 10.2106/JBJS.L.00596
- Namba RS. Risk factors associated with surgical site infection in 30,491 primary total hip replacements. J Bone Joint Surgery. British. 2012;94(10):1330–1338. doi: 10.1302/0301-620X.94B10.29184
- Moriarty TF, Schlegel U, Perren S, Richards RG. Infection in fracture fixation: Can we influence infection rates through implant design? J Mater Sci Mater Med. 2010;21(3):1031–1035. EDN: NSCTNG doi: 10.1007/s10856-009-3907-x
- Jämsen E, Furnes O, Engesaeter LB, et al. Prevention of deep infection in joint replacement surgery. Acta Orthopaedica. 2010;81(6):660–666. doi: 10.3109/17453674.2010.537805
- Yazici H, O’Neill MB, Kacar T, et al. Engineered chimeric peptides as antimicrobial surface coating agents toward infectionfree implants. ACS Applied Materials Interfaces. 2016;8(6): 5070–5081. doi: 10.1021/acsami.5b03697
- Zhang L, Yan J, Yin Z, et al. Electrospun vancomycinloaded coating on titanium implants for the prevention of implant-associated infections. Int J Nanomedicine. 2014;9(1): 3027–3036. doi: 10.2147/IJN.S63991
- Hirschfeld J, Akinoglu EM, Wirtz DC, et al. Long-term release of antibiotics by carbon nanotube-coated titanium alloy surfaces diminish biofilm formation by Staphylococcus epidermidis. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology Medicine. 2017; 13(4):1587–1593. EDN: YGQVGJ doi: 10.1016/j.nano.2017.01.002
- Ranjous Y, Regdon G, Pintye-Hódi K, Sovány T. Standpoint on the priority of TNTs and CNTs as targeted drug delivery systems. Drug Discovery Today. 2019;24(9):1704–1709. doi: 10.1016/j.drudis.2019.05.019
- Applerot G, Lipovsky A, Dror R, et al. Enhanced antibacterial activity of nanocrystalline ZnO due to increased ROSmediated cell injury. Adv Funct Mater. 2009;19(6):842–852. doi: 10.1002/adfm.200801081
- Miao S, Cheng K, Weng W, et al. Fabrication and evaluation of Zn containing fluoridated hydroxyapatite layer with Zn release ability. Acta Biomater. 2008;4(2):441–446. EDN: KOGUGD doi: 10.1016/j.actbio.2007.08.013
- Zreiqat H, Ramaswamy Y, Wu C, et al. The incorporation of strontium and zinc into a calcium-silicon ceramic for bone tissue engineering. Biomaterials. 2010;31(12):3175–3184. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.01.024
- Wu C, Ramaswamy Y, Chang J, et al. The effect of Zn contents on phase composition, chemical stability and cellular bioactivity in Zn-Ca-Si system ceramics. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2008;87(2):346–353. doi: 10.1002/jbm.b.31109
- Ramaswamy Y, Wu C, Zhou H, Zreiqat H. Biological response of human bone cells to zinc-modified Ca-Si-based ceramics. Acta Biomater. 2008;4(5):1487–1497. EDN: KOGSQP doi: 10.1016/j.actbio.2008.04.014
- Zhang HW, Qiao Y, Jiang X, et al. Ding, Antibacterial activity and increased bone marrow stem cell functions of Zn-incorporated TiO2 coatings on titanium. Acta Biomaterialia. 2012;8(2): 904–915. doi: 10.1016/j.actbio.2011.09.031
- Shimabukuro M. Antibacterial property and biocompatibility of silver, copper, and zinc in titanium dioxide layers incorporated by one-step micro-arc oxidation: A review. Antibiotics. 2020;9(10):716. doi: 10.3390/antibiotics9100716
- Shearier ER, Bowen PK, He W, et al. In vitro cytotoxicity, adhesion, and proliferation of human vascular cells exposed to zinc. ACS Biomater Sci Eng. 2016;2(4):634–642. doi: 10.1021/acsbiomaterials.6b00035
- Зайцев В.В., Карягина А.С., Лунин В.Г. Костные морфогенетические белки (ВМР): общая характеристика, перспективы клинического применения в травматологии и ортопедии // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2009. № 4. С. 79–84. [Zaitsev VV, Karyagina AS, Lunin VG. Bone morphogenetic proteins (BMPs): General characteristics, prospects of clinical application in traumatology and orthopaedics. Vestnik travmatologii i ortopedii im. N.N. Priorova. 2009;(4):79–84. (In Russ.)]
- Liu Z, Xu Z, Wang X, et al. Construction and osteogenic effects of 3D-printed porous titanium alloy loaded with VEGF/BMP-2 shell-core microspheres in a sustained-release system. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:1028278. EDN: MCLUHL doi: 10.3389/fbioe.2022.1028278
- Oryan A, Alidadi S, Moshiri A, Bigham-Sadegh A. Bone morphogenetic proteins: A powerful osteoinductive compound with non-negligible side effects and limitations. Biofactors. 2014;40(5):459–481. doi: 10.1002/biof.1177
- Ning J, Zhao Y, Ye Y, Yu J. Opposing roles and potential antagonistic mechanism between TGF-β and BMP pathways: Implications for cancer progression. EBio Medicine. 2019; 41:702–710. doi: 10.1016/j.ebiom.2019.02.033
- Wang MH, Zhou XM, Zhang MY, et al. BMP2 promotes proliferation and invasion of nasopharyngeal carcinoma cells via mTORC1 pathway. Aging (Albany NY). 2017;9(4):1326–1340. doi: 10.18632/aging.101230
Статья обзорная
