Оценка биомеханических свойств материалов на основе дермы для герниопластики
Автор: Мелконян К.И., Русинова Т.В., Козмай Я.А., Солоп Е.А., Москалюк О.А., Асякина А.С., Манукян М.М., Гуревич К.Г.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 2 (100) т.27, 2023 года.
Бесплатный доступ
На сегодняшний день наиболее частой проблемой при хирургическом лечении грыж методом натяжной герниопластики является сильное натяжение в области шва, что может приводить к расхождению раны, деформации области грыжи, возникновению свищей и рецидиву. Поэтому в настоящее время всё чаще применяют методику ненатяжной герниопластики с использованием синтетических и природных материалов. Известно, что природные материалы являются более предпочтительными благодаря биосовместимости, отсутствию цитотоксичности и оптимальной биодеградации. Однако не все биоматериалы обладают необходимыми механическими характеристиками, такими как упругость и прочность. В связи с этим целью данного исследования являлась сравнительная оценка биомеханиче- ских свойств, разработанных нами ацеллюлярного дермального матрикса, биопластического материала, полученных методами детергентно-энзиматерической и химической децеллюляризации соответственно, и коммерческого матрикса Permacol ™. Материалы подвергались гистологическому анализу и количественному анализу ДНК. Исследования прочностных характеристик были проведены с помощью универсальной разрывной машины Instron 1122. При этом биопластический материал показал существенно более низкие показатели деформационно-прочностных свойств и модуля упругости. По результатам данных было определено, что наиболее близкими к нативной дерме по прочностным характеристикам являются ацеллюлярный дермальный матрикс и коммерческий имплант Permacol ™, однако гистологическая структура ацеллюлярного дермального матрикса наиболее приближена к гистологическим особенностям организации дермы свиньи, что делает данный материал перспективным для дальнейших исследований.
Ненатяжная герниопластика, биоматериалы, дерма, децеллюляризация, прочность, относительная деформация при разрыве, начальный модуль упругости
Короткий адрес: https://sciup.org/146282742
IDR: 146282742 | DOI: 10.15593/RZhBiomech/2023.2.01
Список литературы Оценка биомеханических свойств материалов на основе дермы для герниопластики
- Богатов В.Б., Лычагин А.В., Дрогин А.Р., Чекулаев Е.А. Механическая прочность фиксации имплантатов передней крестообразной связки // Российский журнал биомеханики. - 2018. - Т. 22, № 3. - С. 390-397.
- Богачев И.В., Недин Р.Д. Идентификация характеристик предварительно напряженного кожного покрова // Российский журнал биомеханики. - 2021. - Т. 25, № 3. - С. 331-342. 3.
- Занелли Л., Монтанаро А., Карниел Е., Паван П., Натали А. О нахождении параметров определяющих соотношений в гиперупругой модели для мягкой ткани // Российский журнал биомеханики. - 2018. - Т. 22, 17. № 1. - С. 109-133.
- Мелконян К.И., Веревкин А.А., Сотниченко А.С., Руси-нова Т.В., Козмай Я.А., Асякина А.С., Карташевская 18. М.И., Гуревич К.Г., Быков И.М. Морфологический анализ местной тканевой реакции на подкожную имплантацию фрагментов ацеллюлярного дермального матрикса // Бюллетень сибирской медицины. - 2022. - Т. 21, 19. № 2. - С. 97-104.
- Петрова И.М., Зайцев Д.В., Жданова А.В., Хацко С.Л., Высокова О.А., Калинина Т.А., Глухарева Т.В. Оценка влияния производного 1,2,3-триазоло-[5,1-Ь]-1,3,4-тиа-диазина на восстановление волокнистого компонента 20. кожи в условиях заживления ожоговой раны // Российский журнал биомеханики. - 2022. - T. 26, № 2. -С. 31-41.
- Шитоев И.Д., Тверье В.М., Словиков С.В., 21. Вильдеман В.Э. Экспериментальное определение механических свойств рыхлой соединительной ткани свиньи // Российский журнал биомеханики. - 2019. - 22. Т. 23, № 4. - C. 613-622.
- Abbasnezhad S., Biazar E., Aavani F., Kamalvand M., Hei-dari Keshel S., Pourjabbar B. Chemical modification of acellular fish skin as a promising biological scaffold by car- 23. bodiimide cross-linker for wound healing // International Wound Journal. - 2022. - Vol. 15. - P. 1-12.
- Buehler M. J. Nature designs tough collagen: explaining the nanostructure of collagen fibrils // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2006. - Vol. 103, No. 33. - 24. P. 12285-12290.
- Buenafe A.A., Lee-Ong A. Lateral release in the repair of large ventral hernia // Annals of Laparoscopic and Endoscopic Surgery. - 2019. - Vol. 4. - P. 24-33. 25.
- Buhler N.E., Schulze-Osthoff K., Konigsrainer A., Schenk M. Controlled processing of a full-sized porcine liver to a decellularized matrix in 24 h // Journal of Bioscience and Bioengineering. - 2015. - Vol. 119, No. 5. - P. 609-613.
- Carver D. A., Kirkpatrick A. W., Eberle T. L., Ball C. G. 26. Performance of biological mesh materials in abdominal wall reconstruction: study protocol for a randomised controlled trial // BMJ open. - 2019. - Vol. 9, No. 2. - P. 19-29.
- Cen L., Liu W. E. I., Cui L. E. I., Zhang W., Cao Y. Collagen tissue engineering: development of novel biomaterials and 27. applications // Pediatric Research. - 2008. - Vol. 63, No. 5. - P. 492-496.
- Cho J.E., Helm M.C., Helm J.H., Mier N., Kastenmeier A.S., Gould J.C., Goldblatt M.I. Retro-rectus placement of bio-absorbable mesh improves patient outcomes // Surgical 28. Endoscopy. - 2019. - Vol. 33, No. 8. - P. 2629-2634.
- Cobb W.S. A current review of synthetic meshes in abdominal wall reconstruction // Plastic and Reconstructive Surgery. - 2018. - Vol. 142, No. 3. - P. 64-71.
- Coburn J. C., Pandit A. Development of naturally-derived 29. biomaterials and optimization of their biomechanical properties // Topics in Tissue Engineering. - 2007. - Vol. 3. -P. 1-14.
- Corr D. T., Gallant-Behm C. L., Shrive N. G., Hart D. A. Biomechanical behavior of scar tissue and uninjured skin in 30. a porcine model // Wound Repair and Regeneration. -2009. - Vol. 17, No. 2. - P. 250-259.
- Corr D. T., Hart D. A. Biomechanics of scar tissue and uninjured skin // Advances in Wound Care. - 2013. - Vol. 2, No. 2. - P. 37-43.
- Deeken C. R., Lake S. P. Mechanical properties of the abdominal wall and biomaterials utilized for hernia repair // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2017. - Vol. 74. - P. 411-427.
- Ebrahimi Sadrabadi A., Baei P., Hosseini S., Baghaban Es-laminejad M. Decellularized extracellular matrix as a potent natural biomaterial for regenerative medicine // Cell Biology and Translational Medicine. - 2021. - Vol. 1341. -P. 27-43.
- Ettema A. M., Amadio P. C., Zhao C., Wold L. E., An K. N. A histological and immunohistochemical study of the subsynovial connective tissue in idiopathic carpal tunnel syndrome // JBJS. - 2004. - Vol. 86, No. 7. - P. 1458-1466.
- Gilbert T.W., Sellaro T.L., Badylak S.F. Decellularization of tissues and organs // Biomaterials. - 2006. - Vol. 27, No. 19. - P. 3675-3683.
- Gómez-Gil V., Pascual G., Bellón J. M. Biomaterial implants in abdominal wall hernia repair: a review on the importance of the peritoneal interface // Processes. - 2019. -Vol. 7, No. 2. - P. 105.
- Grover C. N., Cameron R. E., Best S. M. Investigating the morphological, mechanical and degradation properties of scaffolds comprising collagen, gelatin and elastin for use in soft tissue engineering // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2012. - Vol. 10. - P. 62-74.
- Hajibandeh S., Hajibandeh S., Sreh A., Khan A., Subar D., Jones L. Laparoscopic versus open umbilical or paraumbilical hernia repair: a systematic review and meta-analysis // Hernia. - 2017. - Vol. 21, No. 6. - P. 905-916.
- He W., Cao G., Gan X., Fan Y., Pei B., Li X. Evaluation methods for mechanical biocompatibility of hernia repair meshes: respective characteristics, application scope and future perspectives // Journal of Materials Research and Technology. - 2021. - Vol. 13. - P. 1826-1840.
- Ibrahim M.M., Poveromo L.P., Glisson R.R., Cornejo A., Farjat A.E., Gall K., Levinson H. Modifying hernia mesh design to improve device mechanical performance and promote tension-free repair // Journal of Biomechanics. -2018. - Vol. 71. - P. 43-51.
- Kamarajah S. K., Chapman S. J., Glasbey J., Morton D., Smart N., Pinkney T., Bhangu A. Systematic review of the stage of innovation of biological mesh for complex or contaminated abdominal wall closure // BJS open. - 2018. -Vol. 2, No. 6. - P. 371-380.
- Li N., Li Y., Gong D., Xia C., Liu X., Xu Z. Efficient decellularization for bovine pericardium with extracellular matrix preservation and good biocompatibility // Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. - 2018. - Vol. 26, No. 5. -P. 768-776.
- Liu Z., Oliveira A. C. M., Su Y. C. Purification and characterization of pepsin-solubilized collagen from skin and connective tissue of giant red sea cucumber (Parastichopus cal-ifornicus) // Journal of Agricultural and Food Chemistry. -2010. - Vol. 58, No. 2. - P. 1270-1274.
- Mohsina A., Tamilmahan P., Mathew D.D., Remya V., Ravindran N.A., Kumar N., Maiti S.K., Karthik K., Vasan-thachar M.H. Biomaterials for hernia repair in animals; a review // Advances in Animal and Veterinary Sciences. - 32. 2014. - Vol. 2, No. 4. - P. 48-54. 31.
- Mulier K. E., Nguyen A. H., Delaney J. P., Marquez S. Comparison of Permacol™ and Strattice™ for the repair of abdominal wall defects // Hernia. - 2011. - Vol. 15. -P. 315-319.
- Olga M., Doina R., Adrian C., Viorel N. Comparative analysis of the skin decellularization methods // The Moldovan Medical Journal. - 2021. - Vol. 64, No. 2. - P. 79-86.
- Poornejad N., Schaumann L.B., Buckmiller E.M., Momta-han N., Gassman J.R., Ma H.H., Roeder B.L., Reynolds P.R., Cook A.D. The impact of decellularization agents on renal tissue extracellular matrix // Journal of Biomaterials Applications. - 2016. - Vol. 31, No. 4. - P. 521-533.