Индукция остеогенеза костной ткани нижней челюсти кролика с использованием криогенно-структурированного губчатого альбуминового 3D-носителя, нагруженного биорегулятором

Цель работы: изучить in vivo на модели экспериментального костного дефекта нижней челюсти кролика индукцию остеогенеза, вызываемую внесением в область дефекта широкопористых криогенно-структурированных 3D-носителей на основе сывороточного альбумина, нагруженных биорегулятором, выделенным из сыворотки крови крупного рогатого скота.

Материалы и методы. В качестве носителя биорегулятора использовали криогенно-структурированные губки в виде цилиндрических образцов диаметром 5 мм и высотой также 5 мм, приготовленные из бычьего сывороточного альбумина. Эксперименты с лабораторными животными проводили на кроликах породы Шиншилла весом 2–2,5 кг, самцах. Под наркозом (внутримышечный наркоз Zoletil 100) разрезом до 3 см в области угла нижней челюсти скелетировали костную ткань и фрезой диаметром 5 мм создавали дефект глубиной 2–3 мм для установки альбуминовой губки соответствующего размера. Всего в эксперименте присутствовало 24 животных. Проводили рентгенологический контроль области дефекта на 14-е сутки прижизненно на аппарате PanExam+ (Kavo), 20 мРентген. Гистологическое исследование тканей проводили на 30-е сутки после нанесения дефекта с использованием светового микроскопа.

Результаты. Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют об активном восстановлении костной ткани в области обширного дефекта при использовании альбуминового 3D-носителя именно с включением биорегулятора по сравнению с контрольными опытами. Зарегистрированы процессы остеоинтегративной и остеоиндуктивной активности, практически полное разложение (биодеградация) альбуминовой губки с формированием на месте дефекта островков плотной костной ткани с небольшими очагами грубоволокнистой ткани, что говорит о хорошей динамике восстановительных процессов на данном сроке заживления.

Заключение. Полученные данные указывают на то, что под действием сывороточного биорегулятора в составе альбуминовой губки процесс репарации приводит к восстановлению нормальной костной ткани без формирования костной мозоли и измененной костной ткани, отличной от нативной ткани.

1. Гунько ВИ. Значение костно-реконструктивных операций при медицинской реабилитации с врожденными деформациями челюстей. Актуальные вопросы стоматологии. М., 2000: 117.

2. Миньков СА, Шкитов ЮС, Сакович ГН, Казимирский ВА. Клинический опыт отсроченной имплантации нижней челюсти во время ее резекции. Актуальные проблемы стоматологии. М., 2000: 126.

3. Baker EJ, Onissema-Karimu S, Rivera-Galletti A, Fransis M, Wilkowski J, Salas-de-la-Cruz D, Hu X. Proteinpolysaccharide composite materials: fabrication and applications. Polymers. 2020; 12 (2): 464. doi: 10.3390/ polym12020464.

4. Mbundi L, Gonzalez-Perez M, Gonzalez-Perez F, Juanes-Gusano D, Rodriguez-Cabello JC. Trends in the development of tailored elastin-like recombinamer-based porous biomaterials for soft and hard tissue applications. Frontiers in Materials. 2021; 7 (1): 601795. doi: 10.3389/fmats.2020.601795.

5. Zins JE, Whitaker LA. Membranous versus endochrondral bone: Implications for craniofacial surgery. Plast reconstr Surg. 1983; 72: 778.

6. Гаджиев АР. Ауто- и аллотрансплантация компактной и губчатой костной ткани при замещении дефекта нижней челюсти: Дис. … канд. мед. наук. М., 1986. 214.

7. Полежаев ЛВ. Регенерация путем индукции. Журнал общей биологии. 1966; 27 (2): 223–233.

8. Sampath ТK, Reddi AH. Dissociative extraction and reconstitution matrix components involved in local bone differentiation. Cell Biology. 1981; 78 (12): 7599–7603.

9. Lozinsky VI. Cryostructuring of polymer systems. 50. Cryogels and cryotropic gel-formation: terms and definitions. Gels. 2018: 4 (3): 77. doi: 10.3390/gels4030077.

10. Краснов МС, Шайхалиев АИ, Коршаков ЕВ, Ефименко МВ, Солошенков ПП, Давыдова ТР и др. Индукция остеогенеза костной ткани крысы с использованием криогенно-структурированных пористых 3D-материалов с содержанием биорегулятора. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019; 168 (7): 113–117.

11. Краснов МС, Шайхалиев АИ, Коршаков ЕВ, Гасбанов ГА, Корголоев РС, Синицкая ЕС и др. Изменение состояния костной ткани крысы в зоне дефекта in vivo под действием криогенно-структурированной альбуминовой губки, содержащей биорегулятор. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2020; 170 (12): 800–804.

12. Rodionov IA, Grinberg NV, Burova TV, Grinberg VYa, Lozinsky VI. Cryostructuring of polymeric systems. 40. Proteinaceous wide-pore cryogels generated by the action of denaturant/reductant mixtures on bovine serum albumin in moderately-frozen aqueous media. Soft Matter. 2015; 11 (24): 4921–4931. doi: 10.1039/c4sm02814g.

13. He Y, Wang C, Xiao Y, Lin W. An overview on collagen and gelatin-based cryogels: fabrication, classification, properties and biomedical applications. Polymers. 2021; 13 (14): 2299. doi: 10.3390/polym13142299.

14. Vilela MJC, Colaço BJA, Ventura J, Monteiro FJM, Salgado CL. Translational research for orthopedic bone graft development. Materials. 2021; 14: 4130. doi: 10.3390/ma14154130.

15. Павлова ИА, Виноградова АВ, Сергеева НД, Спасич ТА. Анатомия, физиология челюстно-лицевой области в возрастном аспекте: методическое пособие. Иркутск: Н ЦРВХ СО РАМН, 2014. 59.

16. Ямскова ВП, Краснов МС, Ямсков ИА. Новые экспериментальные и теоретические аспекты в биорегуляции. Механизм действия мембранотропных гомеостатических тканеспецифических биорегуляторов. Saarbrucken: Lambert Academic Publishing, 2012. 136.

17. Лозинский ВИ, Константинова НР, Соловьева НИ. Способ получения пористого белкового геля. Патент РФ № 2058083. (1994).

18. Lozinsky VI, Shchekoltsova AO, Sinitskaya ES, Vernaya OI, Nuzhdina AV, Bakeeva IV et al. Influence of succinylation of a wide-pore albumin cryogels on their properties, structure, biodegradability, and release dynamics of dioxidine loaded in such spongy carriers. Int J Biol Macromol. 2020; 160 (1): 583–592. doi: 10.1016/j. ijbiomac.2020.05.251.