Сравнительная оценка новых остеопластических материалов по результатам изучения острой токсичности

ЎТКИР ЗАҲАРЛИЛИГИНИ ЎРГАНИШ НАТИЖАЛАРИГА КЎРА ЯНГИ ОСТЕОПЛАСТИК МАТЕРИАЛЛАРНИ ҚИЁСИЙ БАҲОЛАШ

Лаборатория ҳайвонларига қорин ичи ва меъда ичи йўли билан юборилган ҳолда янги 47.5 В остеопластик материалининг уч қатор тажрибалари ўтказилиб, летал дозалари аниқланган . Шунингдек, биофаол шишa BG-1D билан ҳам қиёсий баҳолаш амалга оширилди. Бунда 47,5Внинг ЛД 50 каламушларга меъда ичи юборилган ҳолда 4274.51:4770.58 мг/кг, ва каламушларга интраперитонеал йўналишида юборилган холда 2358.31:2895.65 мг/кг ташқил қилди. Биофаол шиша BG-1Dни кабул килган ҳайвонларда ушбу кўрсаткичлар бир оз ўзгарган равишда, 3439.04:3810.53 мг/кг ва 1732.77:2730.93 мг/кг мос келди. Шундай қилиб, заҳарлилик даражасига кўра моддалар таснифи буйича ушбу материаллар деярли заҳарли бўлмаган моддалар (меъда ичи юборилиши натижаларига кўра) ва паст заҳарли моддалар (қорин ичи юборилиши натижаларига кўра) қаторига киритилиши мумкин.

Калит сўзлар: остеопластик материал, яримлетал доза, ўткир заҳарлилик.

Замещение костной ткани при больших и средних дефектах, возникающих в результате травм, дегенеративных патологий и удаления опухолей, до сих пор считается одной из главных клинических задач нашего времени. Поэтому в последние годы наблюдается значительный рост спроса на костные трансплантаты [2, 3, 4, 11].

До сих пор среди всех доступных синтетических материалов, используемых в производстве костных трансплантатов (например, полимеров, керамики и композитов), несомненно, у биоактивных стекол (БС) достоинств оказалось больше по биосовместимости и механическим свойствам [6,7, 13]. Оптимальными они оказались и в качестве основы для изготовления трехмерных (3D) скаффолдов – продуктов костнотканевой инжененрии [8, 9, 14]. Разработка новых биоактивных материалов для использования в качестве основы скаффолдов, отвечающих всем требованиям, является актуальной задачей тканевой инженерии [1, 5, 10,12].

Цель исследования. Целью доклинических токсикологических исследований нового силикатного стекла 47,5В является установление характера и выраженности его повреждающего действия на организм экспериментальных животных, сравнение его с биаоктивным стеклом BG-1D отечественного производства и оценка безопасности для дальнейшего использования в качестве остеопластического материала.

Материалы и методы исследования. Объектом исследования явилось силикатное стекло (47.5 SiO2-10 Na2O-10 K2O-10 MgO-20 CaO-2.5 P2O5 моль.%), первоначально разработаное Verne и соавторами в Политехническом институте Торино (Италия).

Для изучения острой токсичности были использованы 72 половозрелые крысы – самцы с исходной массой 160-188 г и 30 половозрелых мышей - самцов с исходной массой 20-23 г. Животные проходили карантин и акклиматизацию в условиях вивария в течение 14 дней. Все животные содержались в одинаковых условиях и на обычном рационе.

Для оценки острой токсичности провели 3 серии опытов. Животным опытных групп вводили остеопластический материал 47,5 В (белый мелкокристаллический порошок, без запаха, умеренно растворимый в воде), в виде водной суспензии:

• 1)    путем однократного внутрижелудочного введения крысам в дозах: 4000, 4100, 4250, 4500, 4750 и 5000 мг/кг. Суспензию, приготовленную ex tempore на основе 1% раствора картофельного крахмала (1 г порошка картофельного крахмала растворяли в 100 мл дистиллированной воды), вводили per os с помощью специальной металлической трубочки.

• 2)    путем однократного внутрибрюшинного введения крысам раствора вещества в дозах 1500, 2000, 2250, 2500, 2750 и 3000 мг/кг.

• 3)    путем однократного внутрибрюшинного введения мышам раствора вещества в дозах 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5/20 г. С целью приготовления суспензии 1 г остеопластического материала растворяли в 9 мл физ. раствора и клали на 1 сутки в термостат при температуре 37^оС. Через 24 часа данную суспензию пропускали через фильтр и выделенный раствор вводили половозрелым мышам-самцам внутрибрюшинно.

В каждой серии опытов животные рандомным методом были разделены на шесть групп, используя в качестве критерия массу тела. Каждая экспериментальные группа, в свою очередь, состояла из 6 животных.

За общим состоянием лабораторных животных наблюдение велось ежечасно в течении первых суток, и один раз в сутки в течение последующего времени эксперимента (13 дней). Средняя смертельная доза материала (ЛД 50 ) была рассчитана методом пробит-анализа, с использованием программы StatPlus (2009 г).

Исследования выполняли в полном соответствии с «Руководством по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая» (2012).

Эксперименты на животных проводили в соответствии с правилами, принятыми Европейской Конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных научных целей (European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and other Scientific Purposes (ETS 123). Strasbourg, 1986).

Полученные результаты исследования статистически обрабатывали с помощью пакета программного обеспечения Biostat 2009.

Результаты исследований и их обсуждение. Изучение острой токсичности биоактивного стекла 47,5 В путем внутрижелудочного введения раствора было проведено на 36 половозрелых крысах-самцах. Наблюдение за экспериментальными животными проводилось на протяжении 14 суток.

В ходе изучения острой токсичности остеопластических материалов 47,5В нами были выявлены некоторые изменения в ряде физиологических показателей особей подопытных групп. В зависимости от дозы введённого препарата в различной степени отмечалось снижение двигательной активности крыс и мышей, уменьшение потребления пищи и воды, учащение дыхания и усиление потоотделения. У животных, получавших препарат в максимальных дозах, отмечались признаки угнетения ЦНС, незначительное снижение реакции на тактильные, болевые, звуковые и световые раздражители, снижение массы тела. Сроки гибели крыс находились в прямой зависимости от дозы введенного остеопластического материала. Первыми погибли животные, получившие максимальное количество вещества. Гибель первых животных, получивших препарат 47,5В в максимальной дозе, наблюдалась на 6 сутки, а последние животные, получавшие вещество, пали на 10-й день эксперимента. У оставшихся животных состояние было удовлетворительным.

В группах экпериментальных животных, получавших BG-1D, первыми пали животные, получавшие максимальные дозы вещества, к исходу 2-го дня после введения BG-1D, а последняя гибель животных наблюдалась на 8-е сутки эксперимента.

В группах из 6 животных, получавших раствор в концентрации 4100 мг/кг - 1 особь погибла, 4250 мг/кг – 3 особи, 4500 мг/кг - 4, 4750 мг/кг – тоже 4 особи и в группе животных, получавших раствор в концентрации 5000 мг/кг погибли все 6 особей (Рис.1).

В опытных группах животных, которым вводились меньшие дозы раствора вещества (4000-4250 мг/кг), поведение особей не менялось по сравнению с первоначальным.

Рис 1.

Результаты внутрижелудочного введения суспензии препарата 47,5В

• _ । n I j I I 1 1 j i 11 J ■ Количество погибших Количество погибших…

особей в группе

При расчёте полулетальной дозы вещества 47,5В LD50 составила 4522,92 (4274,51:4770,58) мг/кг, что позволяет отнести данное вещество к малотоксичным веществам. Вещество BG-1D также относится к малотоксичным веществам по результатам расчёта полулетальной дозы LD50 в аналогичной серии экпериментов, которая составила 3625,03 (3439,04:3810,53) мг/кг.

Во второй серии опытов изучение острой токсичности биоактивного стекла 47,5 В осуществлялось путем внутрибрюшинного введения раствора 36 половозрелым крысам-самцам.

Гибель первых животных после внутрибрюшинного введения материала 47,5В в максимальной дозе наблюдалась на 3 сутки, а последних животных - на 8-й день эксперимента.

В группах из 6 животных, получавших раствор в концентрации 2000 и 2250 мг/кг – погибло по 1 особи, 2500 мг/кг – погибли 2 особи, 2750 мг/кг – 4 и в группе животных, получавших раствор в концентрации 3000 мг/кг погибли все 6 особей (Рис.2).

При осмотре места внутрибрюшинного введения суспензии порошка у животных не выявлено отека, гиперемии и структурных нарушений в прилегающих тканях. Эти данные позволяют предполагать отсутствие у 47,5 В местного раздражающего действия.

В группах экпериментальных животных, получавших BG-1D в такой же серии опытов, первые животные пали к исходу 5-го дня после введения BG-1D, а последняя гибель животных наблюдалась на 10-е сутки эксперимента.

В данной серии экспериментов при расчёте полулетальной дозы материала 47,5В LD 50 составила 2626,98 (2358,31:2895,65) мг/кг, а LD 50 материала BG-1D составила 2231,85 (1732,77:2730,93) мг/кг.

Рис.2

Результаты внутрибрюшинного введения суспензии препарата 47,5В

■ Количество погибших особей в группе

В ходе третьей серии опытов проводимых путем внутрибрюшинного введения суспензии материалов 47, В и BG-1D 30 половозрелым мышам-самцам ни одна особь в 5 группах из 6 животных не погибла.

Выводы. Результаты расчёта полулетальных доз изучаемого нами остеопластического материала 47,5В и сравниваемого с ним BG-1D не выявили значительных различий. Таким образом, согласно классификации веществ по степени токсичности их можно отнести к малотоксичным веществам (по результатам внутрижелудочного введения раствора веществ крысам) и к практически нетоксическим веществам (по результатам внутрибрюшинного ведения раствора веществ крысам и мышам).