vtioВестник трансплантологии и искусственных органовRussian Journal of Transplantology and Artificial Organs1995-1191Academician V.I.Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs", Ministry of Health of the Russian Federation10.15825/1995-1191-2021-1-49-59vtio-1315Research ArticleРЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА И КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИREGENERATIVE MEDICINE AND CELL TECHNOLOGIESОценка in vivo биосовместимых свойств резорбируемых пористых материалов для плевральной имплантацииIn vivo assessment of the biocompatible properties of resorbable porous materials for pleural implantationВасильеваИ. А.VasilevaI. A.

127473, Москва, ул. Достоевского, д. 4, к. 2.

4/2, Dostoevskogo str., Moscow, 127473.

СевастьяновВ. И.SevastianovV. I.

Москва.

Moscow.

ТокаевК. В.TokaevK. V.

Токаев Казбек Васильевич.

127473, Москва, ул. Достоевского, д. 4, к. 2.

Тел. (916) 347-63-24

Kazbek Tokaev.

4/2, Dostoevskogo str., Moscow, 127473.

Phone: (916) 347-63-24

tokaevk@mail.ruЗюзяЮ. Р.ZyuzaYu. R.

127473, Москва, ул. Достоевского, д. 4, к. 2.

4/2, Dostoevskogo str., Moscow, 127473.

ГригорьевТ. Е.GrigorievT. E.

Москва.

Moscow.

ТокаевТ. К.TokaevT. K.

127473, Москва, ул. Достоевского, д. 4, к. 2.

4/2, Dostoevskogo str., Moscow, 127473.

БикбаевА. С.BikbaevA. S.

127473, Москва, ул. Достоевского, д. 4, к. 2.

4/2, Dostoevskogo str., Moscow, 127473.

ТокаевВ. К.TokaevV. K.

Москва.

Moscow.

ЗагоскинЮ. Д.ZagoskinYu. D.

Москва.

Moscow.

ЛуканинаК. И.LukaninaK. I.

Москва.

Moscow.

ЧвалунС. Н.ChvalunS. N.

Москва.

Moscow.

Национальный медицинский исследовательский центр фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний Минздрава РоссииРоссияNational Medical Research Center for Phthisiopulmonology and Infectious DiseasesRussian FederationНациональный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова Минздрава РоссииРоссияShumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial OrgansRussian FederationНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт»РоссияKurchatov InstituteRussian FederationМосковский научно-исследовательский онкологический институт имени П.А. Герцена -филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава РоссииРоссияHertsen Moscow Oncology Research InstituteRussian FederationНациональный медицинский исследовательский центр фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний Минздрава России; Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»РоссияNational Medical Research Center for Phthisiopulmonology and Infectious Diseases; Kurchatov InstituteRussian Federation2021100420212314959Copyright © Васильева И.А., Севастьянов В.И., Токаев К.В., Зюзя Ю.Р., Григорьев Т.Е., Токаев Т.К., Бикбаев А.С., Токаев В.К., Загоскин Ю.Д., Луканина К.И., Чвалун С.Н., 20212021Васильева И.А., Севастьянов В.И., Токаев К.В., Зюзя Ю.Р., Григорьев Т.Е., Токаев Т.К., Бикбаев А.С., Токаев В.К., Загоскин Ю.Д., Луканина К.И., Чвалун С.Н.Vasileva I.A., Sevastianov V.I., Tokaev K.V., Zyuza Y.R., Grigoriev T.E., Tokaev T.K., Bikbaev A.S., Tokaev V.K., Zagoskin Y.D., Lukanina K.I., Chvalun S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/1315

До настоящего времени сохраняет свою актуальность проблема коррекции объема плевральной полости, или заполнения остаточных полостей больших объемов (до 500-700 см3), возникающих в результате обширных комбинированных резекций легкого или экстраплеврального пневмолиза при туберкулезе и других заболеваниях легких. Применяемые хирургические методы коррекции объема плевральной полости травматичны, а используемые различные материалы биологического и синтетического происхождения оказались недостаточно эффективными. Цель. В рамках общей проблемы разработки резорбируемого пористого имплантата для интра- и экстраплевральной имплантации и формирования in situ «биологической пломбы» как метода коррекции объема плевральной полости, целью данного исследования стало изучение in vivo биосовместимых свойств лабораторных образцов пористых материалов на основе полилактида (PLA) и поликапролактона (PCL), как потенциальных материалов для разработки плевральных имплантатов. Материалы и методы. Использовался метод подкожной имплантации in vivo крысам породы «Вистар». В эксперименте участвовали следующие образцы: № 1 - 3,0%; № 2 - 4,0%; № 3 - 1,7%, при этом соотношение полимеров в растворе составляло соответственно: 3/1; 1/3 и 1/1 PLA/PCL. Методом получения высокопористых имплантатов была лиофилизация. Пористость образцов варьировалась в диапазоне 96,0-98,3%, а модуль Юнга в зависимости от состава составил от 100 до 1800 кПа. В контрольной группе использовали оболочку силиконового имплантата фирмы Mentor. Сроки эксплантации составили 1, 2, 3, 4, 5, 8, 12, 14 недель. Проводились гистологические, гистохимические и иммуногистохимические исследования эксплантатов и окружающих местных тканей. Результаты. Реакция местных тканей на имплантацию трех видов образцов разного состава из PLA/PCL, сопровождающаяся процессами резорбции материала, замещением его фиброзной тканью, васкуляризацией и инкапсуляцией, без перифокального воспалительного процесса и изменений реактивного характера, свидетельствует о биосовместимости исследованных материалов. В контрольных образцах с силиконовым имплантатом выявлена длительно сохраняющаяся перифокальная реакция из эозинофильных лейкоцитов, что не позволяет исключить возможность аллергического воздействия материала имплантата на прилежащие ткани. Выводы. Проведенные экспериментальные работы in vivo на мелких животных показывают биобезопасность и высокую биосовместимость лабораторных образцов биорезорбируемых высокопористых матриксов на основе полилактида и поликапролаткона как потенциальных материалов для разработки плевральных имплантатов. Требуется проведение дальнейших исследований с масштабированием лабораторных образцов и детальное изучение динамики биоразложения пористых матриксов in vivo на крупных животных. Дальнейшее совершенствование лабораторных образцов биорезобируемых плевральных имплантатов связано с приданием пористым матриксам антибактериальных, биоактивных и рентгенконтрастных свойств.

Correcting the pleural cavity space or filling large residual cavities (up to 500-700 cm3), arising as a result of extensive combined resections of the lung or extrapleural pneumolysis in tuberculosis and other lung diseases, still remains a challenging issue. The surgical methods used to correct the pleural cavity space are traumatic in nature. Moreover, various biological and synthetic materials used are not effective enough. Objective: to conduct an in vivo study of the biocompatible properties of laboratory samples of porous materials based on polylactide (PLA) and polycaprolactone (PCL) as potential materials for pleural implants development, as part of the general problem of developing a resorbable porous implant for intra- and extrapleural implantation and in situ formation of a «biological filling» to correct the volume of the pleural cavity. Materials and methods. In vivo subcutaneous implantation was performed in Wistar rats. The experiment involved the following samples: No. 1 - 3.0%; No. 2 - 4.0%; No. 3 - 1.7%. The ratio of the polymers in the solution was, respectively: 3/1, 1/3 and 1/1 PLA/PCL. Highly porous implants were obtained by lyophilization. The porosity of the samples ranged from 96.0% to 98.3%. The Young's modulus was from 100 to 1800 kPa. In the control group, a Mentor silicone implant shell was used. The explantation time was 1, 2, 3, 4, 5, 8, 12, 14 weeks. Histological, histochemical and immunohistochemical studies of explants and surrounding local tissues were conducted. Results. Reaction of local tissues to the implantation of three types of samples of different composition from PLA/PCL, accompanied by material resorption processes, replacement by fibrous tissue, vascularization and encapsulation, without perifocal inflammation and reactive changes, indicates the biocompatibility of the materials studied. In control samples with silicone implant, a long-lasting perifocal reaction from eosinophilic leukocytes was revealed, which prevents us from excluding the possibility of an allergic reaction to the implant material in the surrounding tissues. Conclusion. In vivo experiments on the small animals show the biosafety and high biocompatibility of laboratory samples of bioresorbable highly porous matrices based on polylactide and polycaprolatcon as potential materials for development of pleural implants. Further studies with scaling of laboratory samples and a detailed study of the dynamics of biodegradation of porous matrices in vivo in large animals are required. The need for further improvement in laboratory samples of bioresorbable pleural implants is associated with giving the porous matrices antibacterial, bioactive and X-ray contrast properties.

полилактид (PLA)поликапролактон (PCL)биорезорбируемые материалыплевральный имплантатбиосовместимостьэкстраплевральная имплантацияинтраплевральная имплантацияместная реакция тканей на имплантациюpolylactide (PLA)polycaprolactone (PCL)bioresorbable materialspleural implantbiocompatibilityextrapleural implantationinterpleural implantationlocal tissue response to implantsРабота выполнена в рамках государственного задания № 056-00006-20-01 от 27.12.2019 г. ФГБУ «НМИЦ фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний» Минздрава России при поддержке НИЦ «Курчатовский институт» (приказ № 1362 от 25.06.2019) и ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России.ReferencesБогуш ЛК. Хирургическое лечение туберкулеза легких. М.: Медицина (1979), 296.Bogush LK. Khirurgicheskoe lechenie tuberkuleza legkikh. M.: Meditsina (1979), 296.Ямпольская ВД. Экстраплевральный пневмоторакс и олеоторакс при туберкулезе легких. М.: Медгиз (1963), 240.Yampol'skaya VD. Ekstraplevral'nyy pnevmotoraks i oleotoraks pri tuberkuleze legkikh. M.: Medgiz (1963), 240.Николаев ИС, Жаднов ВЗ, Терентьева ВМ. Хирургическое лечение больных с распространенным деструктивным туберкулезом легких. Проблемы туберкулеза. 1987; 6: 45-47.Nikolaev IS, Zhadnov VZ, Terent'eva VM. Khirurgicheskoe lechenie bol'nykh s rasprostranennym destruktivnym tuberkulezom legkikh. Problemy tuberkuleza. 1987; 6: 45-47.Стойко НГ. Хирургическое лечение легочного туберкулеза. М.: Медгиз (1949), 271.Stoyko NG. Khirurgicheskoe lechenie legochnogo tuberkuleza. M.: Medgiz (1949), 271.Малов АА. Экстраплевральный пневмолиз с пломбировкой в лечении распространенного деструктивного туберкулеза легких: дис. ... канд. мед. наук. М., 2011, 151.Malov AA. Ekstraplevral'nyy pnevmoliz s plombirovkoy v lechenii rasprostranennogo destruktivnogo tuberkuleza legkikh. [Dissertation]. M., 2011, 151.Кекин ЕС. Экстраплевральная пломбировка гемиторакса сухим фибриногеном после резекции легкого у больных туберкулезом. Проблемы туберкулеза. 1983; 1: 52-55.Kekin ES. Ekstraplevral'naya plombirovka gemitoraksa sukhim fibrinogenom posle rezektsii legkogo u bol'nykh tuberkulezom. Problemy tuberkuleza. 1983; 1: 52-55.Зыков ГА, Свинцов АЕ, Мохирев АИ, Храмцов ВЕ, Князев ОФ. Способ коррекции плевральной полости при частичной резекции легкого. Патент RU 2533969 С1.Zykov GA, Svincov AE, Mohirev AI, Hramcov VE, Knyazev OF. Sposob korrekcii plevral'noj polosti pri chastichnoj rezekcii legkogo. Patent RU 2533969 C1.Чудных СМ, Иванов АВ, Малов АА. Видеоассистированный экстраплевральный пневмолиз в лечении больных деструктивными формами туберкулеза. Московский хирургический журнал. 2009; 1 (5): 1925.Chudnykh SM, Ivanov AV, Malov AA. Videoassistirovannyy ekstraplevral'nyy pnevmoliz v lechenii bol'nykh destruktivnymi formami tuberkuleza. Moskovskiy khirurgicheskiy zhurnal. 2009; 1 (5): 19-25.Иванов АВ, Петерсон СБ, Чудных СМ, Кобелевская НВ, Малов АА, Емельянов СИ. Способ хирургического лечения деструктивных форм туберкулеза легких. Патент RUS 2280413 (2004).Ivanov AV, Peterson SB, Chudnyh SM, Kobelevskaya NV, Malov AA, Emel'yanov SI. Sposob hirurgicheskogo lecheniya destruktivnyh form tuberkuleza legkih. Patent RUS 2280413 (2004).Гиллер ДБ, Иванов АВ, Гиллер БМ, Гиллер ГВ, Токаев КВ, Багиров МА и др. Способ операции экстраплеврального пневмолиза при туберкулезе легких. Патент RUS 2290878 (2006).Giller DB, Ivanov AV, Giller BM, Giller GV, Tokaev KV, Bagirov MA i dr. Sposob operacii ekstraplevral'nogo pnevmoliza pri tuberkuleze legkih. Patent RUS 2290878 (2006).Агкацев ТВ, Синицын МВ. Способ операции экстраплеврального пневмолиза. Патент RU 2448658 C1 (2010).Agkacev TV, Sinicyn MV. Sposob operacii ekstraplevral'nogo pnevmoliza. Patent RU 2448658 C1 (2010).Bertin F, Labrousse L, Gazaille V, Vincent F, Guerlin A, Laskar M. New modality of collapse therapy for pulmonary tuberculosis sequels: tissue expander. Ann. Thorac. Surg. 2007; 84 (3): 1023-1025. doi: https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2007.04.013.Bertin F, Labrousse L, Gazaille V, Vincent F, Guerlin A, Laskar M. New modality of collapse therapy for pulmonary tuberculosis sequels: tissue expander. Ann. Thorac. Surg. 2007; 84 (3): 1023-1025. doi: https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2007.04.013.Синицин МВ, Агкацев ТВ, Решетников МН, Позднякова ЕИ, Ицков АВ, Газданов ТА и др. Экстраплевральный пневмолиз с пломбировкой в лечении больных деструктивным туберкулезом легких. Хирург. 2018; 1-2: 54-63.Sinitsin MV, Agkatsev TV, Reshetnikov MN, Pozdnyakova EI, Itskov AV, Gazdanov TA i dr. Ekstraplevral'nyy pnevmoliz s plombirovkoy v lechenii bol'nykh destruktivnym tuberkulezom legkikh. Khirurg. 2018; 1-2: 54-63.Красникова ЕВ, Багиров МА, Ловачева ОВ, Попова ЛА, Садовникова СС, Карпина НЛ. Эффективность экстраплевральной пломбировки силиконовым имплантом у больных деструктивным туберкулезом легких и ее влияние на функциональное состояние легких и газовый состав крови. Туберкулез и болезни легких. 2019; 97 (3): 16-25. doi: https://doi.org/10.21292/2075-1230-2019-97-3-16-25.Krasnikova EV, Bagirov MA, Lovacheva OV, Popova LA, Sadovnikova SS, Karpina NL. Effektivnost' ekstraplevral'noy plombirovki silikonovym implantom u bol'nykh destruktivnym tuberkulezom legkikh i ee vliyanie na funktsional'noe sostoyanie legkikh i gazovyy sostav krovi. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2019; 97 (3): 16-25. doi: https://doi.org/10.21292/2075-1230-2019-97-3-16-25.Севастьянов ВИ, Григорьев АМ, Басок ЮБ, Кирсанова ЛА, Василец ВН, Малкова АП и др. Биосовместимые и матриксные свойства полилактидных губок. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2018; 20 (2): 82-90. doi: https://doi.org/10.15825/1995-1191-2018-2-82-90.Sevastianov VI, Grigoriev AM, Basok YB, Kirsanova LA, Vasilets VN, Malkova AP et al. Biocompatible and matrix properties of polylactide scaffolds. Vestnik transplantologii i iskusstvennyh organov. 2018; 20 (2): 82-90. doi: https://doi.org/10.15825/1995-1191-2018-2-82-90.Grigoriev TE, Bukharova TB, Vasilyev AV, Leonov GE, Zagoskin YD, Kuznetsova VS et al. Effect of molecular characteristics and morphology on mechanical performance and biocompatibility of pla-based spongious scaffolds. BioNanoScience. 2018; 8 (4): 977-983. doi: https://doi.org/10.1007/s12668-018-0557-9.Grigoriev TE, Bukharova TB, Vasilyev AV, Leonov GE, Zagoskin YD, Kuznetsova VS et al. Effect of molecular characteristics and morphology on mechanical performance and biocompatibility of pla-based spongious scaffolds. BioNanoScience. 2018; 8 (4): 977-983. doi: https://doi.org/10.1007/s12668-018-0557-9.Kim HY, Kim HN, Lee SJ, Song JE, Kwon SY, Chung JW et al. Effect of pore sizes of PLGA scaffolds on mechanical properties and cell behaviour for nucleus pulposus regeneration in vivo. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2017; 11: 44-57. doi: https://doi.org/10.1002/term.1856.Kim HY, Kim HN, Lee SJ, Song JE, Kwon SY, Chung JW et al. Effect of pore sizes of PLGA scaffolds on mechanical properties and cell behaviour for nucleus pulposus regeneration in vivo. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2017; 11: 44-57. doi: https://doi.org/10.1002/term.1856.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.