Коллагеновые мембраны

Резюме: Авторами данной работы представлены результаты тестирования по свободной гетеротрансплантации коллагеновых резорбируемых мембран, используемых для направленной тканевой регенерации. На основании результатов проведенных испытаний исследуемую мембрану можно рекомендовать для дальнейшего изучения в апробации на крупных животных в условиях ортотопической имплантации.
Актуальность исследования: Проблема восстановления объема костных конструкций давно является сферой фундаментальных и клинических исследований. Локальный дефицит объема и высоты костей альвеолярного отростка и базального отдела челюстей имеет различную этиологию. Причинные факторы этого процесса представлены в широком диапазоне, это врожденная патология, последствия травмы, одонтогенные воспаления, хирургическое устранение новообразований. Бурное развитие дентальной имплантологии в последние годы обусловлено постоянно растущим спросом на данный вид стоматологической помощи.
Восстановление дефектов пародонта, мягких и твердых тканей челюстно-лицевой области решают как с помощью разработок новых методик реконструктивных операций, так и с использованием новых материалов, восполняющих утраченный объем. По происхождению эти материалы делятся на три большие группы: аутотрансплантаты, то есть материалы, которые берутся и используются у одной и той же особи; ксено- и аллотрансплантаты — материалы биологического происхождения, сырьем для которых являются животные и трупные исходники соответственно; имплантаты — материалы искусственного происхождения. 
Несмотря на различный состав, все эти материалы должны соответствовать определенным требованиям: не вызывать токсических, аллергических и воспалительных реакций; не влиять на генный аппарат, хорошо интегрировать с тканями организма и не вызывать их резорбции; быть простыми в приготовлении и универсальными в употреблении а также относительно дешевыми в производстве. Помимо этого, мембраны должны быть применимы для культивирования на них культур клеток, в частности, аутологичных фибробластов.
Для эффективного использования различных видов имплантационных материалов необходимо иметь четкое представление о механизмах ответа организма на их внедрение и об их роли в репаративных процессах. Эффективным методом исследования такого типа проблем является эксперимент на живых объектах.

Целью исследования являлось проведение сравнительного анализа биологического действия на живые ткани различных резорбируемых коллагеновых мембран при их гетеротопической имплантации. В связи с этим нами поставлены задачи проведения сравнительного гистологического анализа степени биоинтеграции и резорбции контрольного и опытных образцов, а также сравнительной гистологической оценки их биологического воздействия на организм подопытного существа.

Материалы и методы: Объектами испытания явились фрагменты следующих мембран: Geistlich Bio-Gide, далее Bio-Gide (производитель Geistlich Pharma AG); стоматологическая коллагеновая мембрана BioPlate Membrane Barrier, далее Barrier (производитель «Кардиоплант»)— барьерная двухслойная коллагеновая мембрана на основе ксеноперикарда; cтоматологическая коллагеновая мембрана BioPlate Membrane Matrix, далее Matrix (производитель «Кардиоплант») — однослойная коллагеновая мембрана на основе внеклеточного матрикса. 
Для оценки местного действия биорезорбируемых коллагеновых мембран после их вживления использована модель подкожной имплантации исследуемых материалов белым нелинейным крысам согласно ГОСТ ISO 10993–6–2011. В тестировании использованы три группы биорезорбируемых коллагеновых мембран. В качестве контроля служили экземпляры коллагеновой мембраны Bio-Gide как материал, чьи свойства хорошо изучены.
Сравнительная характеристика исследуемых материалов приведена в табл. 1. 

По окончании апробации планируется провести гистологический анализ извлеченных из животных опытных моделей. 
Имплантация биорезорбируемых коллагеновых мембран для изучения биологического действия на гетерототопической модели in vivo. 
Из каждой группы мембран брали имплантаты размером 15 × 20 мм по 4 шт. Перед операцией их помещали в физиологический раствор не менее чем на пять минут.
Для испытания использовали четырех самцов белых нелинейных крыс массой 250–300 г, возрастом три месяца. Подопытных содержали в стандартных условиях вивария при постоянном доступе к воде и пище, 12-часовой смене светового режима. Операцию проводили под ингаляционным наркозом с диэтиловым эфиром (рис. 1).
Мембраны имплантировали в карманы, сформированные вдоль средней линии спины (рис. 2).

Срок экспериментов: 4 и 12 недель. Дата внедрения образцов: 14.01.16. Дата выведения животных из эксперимента: 12.02.16 и 08.04.16. 
После извлечения биоимпланты подвергались макроскопическому описанию и микроскопическому (гистологическому) исследованию для сравнения степени резорбции и биоинтеграции. Гистологические исследования проводились по общепринятой методике. Через 28 дней после имплантации экземпляры, извлеченные из животного, подвергались макроскопическому описанию. 
В тестировании участвовали два самца нелинейных крыс. В первом подопытном не было обнаружено одного контрольного образца мембраны. Это возможно как следствие удаления имплантата самим грызуном. Во внешнем виде невооруженным глазом отличий между имплантами не наблюдалось. При тактильном анализе фрагмент BioPlate Matrix был мягче остальных, что является следствием разницы структуры мембран. При извлечении образцов из подкожно-жировой клетчатки наблюдалось покрытие мембраны тонкой пленкой собственных соединительных волокон реципиента. 
Во втором животном обнаружены все экземпляры контроля и опытов. Во внешнем виде невооруженным глазом отличий между ними не наблюдалось. При тактильном изучении мембрана Matrix мягче остальных, что является следствием разных структур изучаемых изделий. При извлечении биоимплантатов из подкожно-жировой клетчатки обнаружено что они покрыты тонкой пленкой собственной соединительной ткани грызуна. Четких границ образцов не прослеживалось. 
Микроскопическое описание извлеченных мембран через четыре недели после имплантации.
Результаты микроскопического исследования через 28 дней после внедрения материалов приведены в табл. 2.

Микрофотографии гистологического испытания образцов, извлеченных через четыре недели после имплантации (рис. 3–8) 
Таким образом, по результатам гистологических анализов через четыре недели после операции в подкожную жировую клетчатку лабораторным крысам, можно сделать вывод, что в состоянии мембраны Barrier нет значимых отличий от Bio-Gide. Через 28 дней имплантации на гетерототопической модели в группах BioPlate Barrier и Bio-Gide происходила активная биоинтеграция собственной соединительной ткани не только по краю образца, но и в центре. В группе BioPlate Matrix через 4 нед. на гетеротопической модели биоинтеграция собственных соединительных волокон была наиболее выражена по краю имплантата. Во всех образцах выявлялись новые кровеносные сосуды в большом количестве. Выявлено начало активной биорезобции. Воспалительная реакция отмечена как слабовыраженная по всем полям зрения. 
В последующем, после 12 недель имплантации, экземпляры, извлеченные из подопытных, также подвергались макроскопическому описанию. 
В опытной работе участвовали две нелинейные крысы (самцы). У первого грызуна не обнаружено ни одного экспериментального образца мембран. У второго самца обнаружены образчики и контроля и опыта 1. Во внешнем виде при исследовании невооруженным глазом отличий между мембранами не наблюдалось. При извлечении исследуемых фрагментов из подкожно-жировой клетчатки наблюдалось полное их покрытие собственной соединительной тканью реципиента. Биоимплантаты слабо просматривались через соединительный покров животного. 
Остаток BioPlate Matrix во втором грызуне также не был найден, что свидетельствует о его полной резорбции. Отличия в поведении мембран на разных особях являются следствием разного метаболизма у этих особей, так как в пределах одной особи поведение мембран не имеет явных отличий.
При извлечении образцов определить четкие границы фрагментов не представлялось возможным. Диагностировать имплантаты можно было по более плотной и менее прозрачной соединительной ткани на месте вживления мембраны. Микрофотографии гистологического анализа извлеченных из крыс опытных моделей через 12 недель после операции представлены на рис. 9–14. Таким образом, по результатам гистологических испытаний после 84 дней имплантации можно сделать вывод, что в состоянии BioPlate Barrier нет значимых отличий от состояния Bio Gide. По истечении 12 нед. апробации экземпляры BioPlate Matrix не найдены, что свидетельствует об их полной резобции. 
Микроскопическое описание образцов, извлеченных из животного через 12 недель после имплантации.
Результаты микроскопического исследования через 84 дня после внедрения приведены в табл. 3

 Выводы: Через четыре недели после операции в состоянии мембраны Barrier не обнаружено значимых отличий от Bio-Gide. В группе BioPlate Matrix через 4 нед. имплантации на гетеротопической модели биоинтеграция собственной соединительной ткани в отличие от BioPlate Barrier и Bio-Gide была наиболее выраженна по краям. Во всех биоимплантах воспалительная реакция фиксирована как минимальная. Через 12 нед. в состоянии мембраны Barrier также не обнаружено значимых отличий от Bio-Gide. В образцах Barrier и Bio-Gide воспалительная реакция также минимальная. Через 12 недель после подсадки экземпляры внеклеточного матрикса BioPlate Matrix полностью резорбировались. 
Таким образом, в результате проведенных доклинических исследований медицинского изделия BioPlate Barrier установлено, что испытанные единицы изделия биосовместимы с тканями реципиента, не вызывают воспалительных реакций, способны биоинтегрироваться в организм реципиента. На основании результатов проведенных опытных работ, а также с учетом результатов ранее проведенных технических испытаний и испытаний на биологическую безопасность, изделие BioPlate Barrier можно рекомендовать для дальнейшего изучения в проверках на крупных животных в условиях ортотопической имплантации.