CC BY
45
Раздел V ДИСКУССИОННЫЙ РАЗДЕЛ. ПИСЬМА В РЕДАКЦИЮ. РЕЦЕНЗИИ
УДК 616.314-089.28/.29:541.64-076
ИЗУЧЕНИЕ БИОСОВМЕСТИМОСТИ АКРИЛОВОГО ПОЛИМЕРА, МОДФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ КРЕМНИЯ
Э.С. КАЛИВРАДЖИЯН, Н.В. ЧИРКОВА, Д.Т. ПОЗОВ, Г.Г.УРУСОВА, Н.В. ПРИМАЧЕВА*
На данный момент 98% пластиночных протезов, используемых при ортопедическом лечении больных, изготавливаются из акриловых полимеров. Тем ни менее, акрилаты имеют целый ряд недостатков. Разработан новый акриловый полимер, модифицированный наночастицами кремния.
Ключевые слова: акриловый полимер, съемный протез, нанокремний.
Потребность населения нашей страны в ортопедической стоматологической помощи достаточно высока, а у лиц старше 50-65 лет достигает почти 100%. Около 98% всех пластиночных протезов изготавливаются из акриловых полимеров. Такая популярность объясняется высокой технологичностью, дешевизной и доступностью. Но несмотря на широкую распространенность, акриловые базисные материалы горячего отверждения требуют дальнейшего совершенствования для улучшения физикомеханических свойств. Одним из наиболее распространенных проявлений недостатков акриловых пластмасс является достаточно часто встречающиеся в клинической практике переломы базиса пластиночного протеза. Клинические наблюдения показывают существенное количество поломок пластиночных протезов после первого года использования: от 3,6 до 10,4%. Среди причин, приводящих к таким поломкам, можно выделить основные: ошибки, допускаемые врачом-стоматологом и зубным техником на различных этапах лечения и изготовления конструкций, нарушения в технологическом процессе изготовления протезов или несоблюдение рекомендаций инструкций завода изготовителя, изложенных в инструкции по применению материалов [4]. Все это позволяет судить о наличии у базисных полимеров акриловой природы целого ряда недостатков, Таким образом, возникла необходимость создания новой модификации акрилового полимера. На данном этапе развития наномедицины особый интерес вызывают пористые наночастицы, которые состоят из элементов, входящих в состав живых организмов. Такие наноматериалы, как правило, не вызывают аллергических реакций, они потенциально могут быть расщеплены в организме и выведены из него. Так, биоактивность ионов кремния сохраняется благодаря их способности взаимодействовать производными акриловой кислоты. После такой реакции, ионы теряют способность присоединять ОН-гуппы. Биоматериалы по своим свойствам подразделяются на биоинертные, биоактивные и биорезорбируемые. Биоинертны е материалы (титан) испытывают минимальные изменения в окружающей ткани, биоактивные материалы (Ьіо§1ав8) подвергаются определенным изменениям в живом организме, а биорезорбируемые материалы обладают способностью рассасывания в тканях с регулируемой скоростью. Оказалось, что в зависимости от величины пористости пористый кремний может быть отнесен к любому из этих классов, что открывает большие перспективы использования пористого кремния в медицине [3].
На кафедре ортопедической стоматологии ВГМА был разработан акриловый полимер, модифицированный наночастицами кремния.
Материалы и методы исследования. Акриловая композиция представляет из себя мелкодисперсный, окрашенный в розовый цвет порошок, являющийся суспензионным и привитым сополимеров метилового эфира метакриловой кислоты и жидкость, являющуюся метиловым эфиром метакриловой кислоты, содержащей сшивагент - демитакриловый эфир дифенолопропа-на. В порошок добавлены наночастицы кремния в объеме 0,1%
* ГОУ ВПО ВГМА им. Н.Н. Бурденко Минздравсоцразвития России, Кафедра ортопедической стоматологии, 394000, г. Воронеж, ул. Студенческая, д. 10
Полимеризация осуществлялась на водяной бане при температуре 100С0 [1].
Нанокремний получен путем электрохимического травления кристаллического кремния с последующей его ультразвуковой обработкой. Размер частиц составляет 50-200 нм, что подтверждено электронной микроскопией. При испытании на растяжение образец закрепляли в плоских зажимах разрывной машины и растягивали при постоянной скорости взаимного перемещения захватов. Образец подвергали действию плавно возрастающего растягивающего усилия. При достижении предельного значения происходил разрыв образца.
Устройство для испытания на изгиб состоит из центрального нагружающего плунжера с постоянной скоростью перемещения (5 мм/мин). Образец помещается на опоры цилиндрической формы, расстояние между которым составляет 50 мм и подвергается нагрузке со стороны плунжера до тех пор, пока образец не разрушится.
Показатель трещиностойкости определяли с помощью аппарата для испытания на двойное кручение. На одном конце образца алмазным диском делается надрез глубиной 4 мм. Этим же диском делают, как продолжение надреза, канавку глубиной 4 мм. Исходя из того, что такие основные физико-механические свойства пластмассы, как прочность, упругость, стойкость к истиранию и др., хорошо известны для акрилового полимера «Фто-ракса», то было решено взять его в качестве ориентира. Принимая за искомую величину среднее арифметическое значение, измерение проводилось пятикратно. Результаты исследований сведены в таблицу.
Таблица
Сравнительная характеристика показателей физико-механических свойств ИФтораксаП и акрилового полимера, модифицированного наночастицами кремния
Наименование показателей Акриловый полимер «Фторакс» М одифицированный наночастицами кремния акриловый полимер
Предел прочности при разрыве, МПа 71 78
Модуль упругости, МПа 2040 2085
Прочность при изгибе, МПа 67 72
Показатель трещино-стойкости К1 1.2 1.4
Методика токсико-гигиенических исследовании. Проведен хронический эксперимент на 120 белых крысах самцах, с массой тела 210±5 г, которым под внутрибрюшинным наркозом тиопен-тала натрия (30мг/кг) внутримышечно, в область бедра были имплантированы образцы акрилового полимера «Фторакса» и акрилового полимера, модифицированного наночастицами кремния. Животные были разделены на 4 группы:
1 группа - контрольная;
2 группа - животные с ложной (имитационной) операцией;
3 группа - с внутримышечными имплантатами из «Фторакса»;
4 группа - с внутримышечными имплантатами из модифицированного полимера.
В сроки 7, 14, 21 суток и 1, 2, 3, 6 месяцев по 5 крыс из каждой группы подвергали эвтаназии (под наркозом, путем кровопускания). После вскрытия осматривались полости груди и живота, оценивались макроскопические изменения внутренних органов и тканей. Животные с пневмонией и инвазией паразитами исключались для чистоты эксперимента. Для получения значимых патоморфологических изменений полученный экспериментальный материал фиксировали в 10% нейтральном формалине, ткани органов после уплотнения и обезвоживания заливали в парафин. Для обзорной микроскопии использовалась окраска срезов гемотоксилин Караци-эозином, для исследования соеди-
нительнотканных структур применялось окрашивание по Ван-Гизону.
Результаты и их обсуждение. Полученные результаты физико-механических свойств позволяют судить о том, что данный акриловый полимер соответствует требованиям, предъявляемым к базисным материалам.
Гистологический анализ особенностей тканевой реакции на внутримышечную имплантацию акрилового полимера, модифицированного наночастицами кремния, позволил заключить, что в печени (рис.1а) гепатоциты расположены балками, радиально, не имеют базальной мембраны, интимно контактируют с синусоидами, балки ограничивают желчный капилляр. Хорошо выражены центральные вены, портальные тракты с умеренно выраженным склерозом вокруг «триад».
Рис 1. а) печень (формалин, гематоксилин Караци-эозин). Гепатоциты. х 200
Рис 1. б) лимфодиноклеточная инфильтрация вокруг триад. х 200
Основанная часть гепатоцитов полигональной формы. Цитоплазма их мелкосетчатая с различной степенью оксифилии. Г епатоциты одноядерные с центральным расположением ядра. В центре ядра, близко к нуклеоплазме расположено одно окси-фильное ядрышко. Хроматин мелкодисперсный, равномерно распределен в нуклеоплазме. Вокруг триад слабовыраженная лимфоидноклеточная инфильтрация (рис. 1б). Отсутствие холе-стаза, воспалительной инфильтрации, ацидофильной дегенерации гепатоцитов, выраженного расширения синусоидов (пелиоза) свидетельствуют нетоксичности имплантата.
Почки с рыхлой соединительнотканной стромой, со слабо развитым интерстицием в корковом веществе, состоящим из тонких рети^линовых волокон в мозговом веществе. Рети^ляр-ные волокна более утолщены и расположены параллельно канальцам и сосудам. Клубочки с наружным листком капсулы, который представлен одним слоем плоских и низких кубических эпителиальных клеток; висцеральным листком, образованным крупными клетками (рис.2а). Эндотелиальные клетки выстилают внутреннюю поверхность капилляров. Извитые проксимальные эпителиальными канальцы выстланы высоким цилиндрическим эпителием, покрытым щеточной каемкой, а дистальные извитые канальцы лишены щеточной каемки (рис.2б). Собирательные трубки в корковом слое выстланы однослойным кубическим эпителием, а в мозговом - низким цилиндрическим эпителием со светлыми и темными клетками.
Рис 2. а) почка (формалин, гематоксилин Караци-эозин). Клубочки. х 200
Рис 2. б) извитые проксимальные канальцы. х 200.
Сердце с поперечно-полосатыми мышечными волокнами, кардиомиоцитами, которые контактируя между собой образуют функциональные мышечные волокна, залегающие послойно. Эпикард, образован тонкой пластинкой соединительной ткани, плотно срастающийся с миокардом (рис.За). В некоторых участках глубокий коллагеновый слой отсутствует или сильно разрыхлен. Эндокард выстлан эндотелием, состоящим из полигональных клеток, глубже расположен мышечно-эластический слой, в котором эластические волокна переплетаются с гладкими мышечными клетками. Кроме эластических, в эндокарде имеются длинные извитые коллагеновые волокна (рис. Зб).
Рис 3. а) сердце (формалин, гемотоксилин Караци-эозин). Эпикард с разрыхленным коллагеновым слоем. х 200
Рис 3. б) эндокард, выстланный эндотелием. х 200
Лимфоузлы с соединительнотканной капсулой, корковым и мозговым веществом (рис. 4). Кортикальная зона с лимфатическими фолликулами со светлой центральной частью.
Рис 4. Лимфоузлы (формалин, гематоксилин Караци-эозин). х 200
Мягкие ткани представлены в виде поперечно-полосатого мышечного волокна, образующего пучки, располагаясь в них параллельными рядами, окруженной снаружи жировой тканью
(риї 5).
Рис 5. Поперечно-полосатые мышечные волокна. x 200
Цитологическая картина исследуемых органов и тканей в рамках «нормы», что свидетельствует о том, что применение модифицированного наночастицами кремния акрилового полимера в хроническом эксперименте на животных не оказывает токсического влияния на внутренние органы и не вызывает выраженных патологических изменений в мягких тканях и региональных лимфоузлах, окружающих имплантаты.
Акриловый полимер, модифицированный наночастицами кремния, может быть с успехом применен в практике ортопедической стоматологии.
Литература
1. Трезубое, В.Н. Ортопедическая стоматология. Прикладное материаловедение / В.Н. Трезубов, М.З. Штейнгард- Спб.: СпецЛит, 2001.- C. 111-115.
2. Трезубое, В.Н. Анализ развития современных съемных протезов / В.Н. Трезубов // Материалы VIII и IX Всероссийских научно-практических конференций и трудов VII съезда Стома-тол. Асе. России.- М., 2002.- С. 333-335.
3. Canham, Ed. L.. Properties of Porous Silicon / Ed. L. Can-ham.- DERA: Malvern.- UK, 1997.
STUDYING BIOCOMPATIBILITY OF THE ACRYLIC POLYMER MODIFIED WITH SILICON NANO-PARTICLES
E.S. KALIVRADZHIYAN, N.V. CHIRKOVA, D.T. POZOV,
G.G. URUSOVA, N.V. PRIMACHEVA
Voronezh State Medical Academy, Chair of Orthopedic Stomatology
At present 98% of laminar dentures used for orthopedic treatment are made of acrylic polymers. Nevertheless, acrylic polymers have a number of defects. A new acrylic polymer modified by silicon nano-particles is developed.
Key words: acrylic polymer, removable prosthetic appliance, nano-silicon.
УДК 616-036.22
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИКЕ ВНУТРИБОЛЬНИЧНЫХ ИНФЕКЦИИ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМАХ ФОРМИРОВАНИЯ ГОСПИТАЛЬНЫХ ШТАММОВ
Э. С. КУРАКИН*
Рассмотрены современные методы типирования возбудителей внутрибольничных инфекций. Показано, что наряду с классическими методами (исследованием полиморфизма длины рестрикционных фрагментов хромосомной и плазмидной ДНК, саузерн-блоттингом, пульс-электрофорезом) используются методы на основе полимеразной цепной реакции. Рассмотрены преимущества и недостатки плазмидного анализа в идентификации возбудителей ВБИ. Описаны подходы к исследованию патогенных штаммов, находящихся в различном физиологическом состоянии, оценены критерии выбора метода изучения возбудителей: эффективность, воспроизводимость, разрешающая сила, возможность интерпретации результатов, стоимость реактивов и оборудования. Сделано заключение о том, что использование методов, обладающих высокой разрешающей силой, может значительно расширить наши представления о внутрибольничных инфекциях, в частности показано присутствие множества различных штаммов одного вида в лечебном учреждении. Лабораторная оценка изолятов являются практическим эпидемиологическим инструментом мониторинга, ведущая роль в котором принадлежит микробиологической лаборатории.
Ключевые слова: внутрибольничные инфекции, эпидемиологический надзор, плазмидный анализ, микробиологическая диагностика, рестрикционный анализ, нуклеотидная последовательность.
Как известно, на этапах распознавания и выявления случаев внутрибольничных инфекции (ВБИ) главные задачи состоят в микробиологическом подтверждении и точной идентификации возбудителя. На последующих этапах необходимо его типирова-ние и использование результатов для характеристики вспышки, то есть для установления источника и механизмов передачи возбудителей ВБИ и ее резервуаров. Наконец, на этапах противоэпидемических мероприятий микробиологической лабораторией осуществляется контроль их эффективности и разрабатывается система раннего предупреждения ВБИ [1,2].
Цель исследования - анализ современных методов исследования возбудителей внутрибольничных инфекций.
Материалы и методы исследования. Типирование штаммов возбудителей ВБИ является существенной частью работы лаборатории клинической микробиологии при эпидемиологическом анализе госпитальных инфекций. Методы типирования ВБИ делят на фено- и генотипические.
Фенотипические методы - это методы, с помощью которых определяется характеристика, экспрессируемая микроорганизмами. Генотипические методы представляют собой методы исследования структуры ДНК.
Основой типирования является положение, суть которого состоит в том, что клонально родственные изоляты имеют определенную характеристику, или признаки, посредством которых они могут быть дифференцированы от неродственных изолятов. Изолят в данном понимании - это отдельная колония, которая происходит от единственной микробной клетки. Штамм - это набор изолятов, которые при анализе с помощью любых методов типирования неотличимы друг от друга, но могут быть дифференцированы от других изолятов.
К первой группе маркеров относятся нуклеотидные последовательности, являющиеся специфическими сайтами для эндонуклеаз рестрикции. К данным методам относятся старые классические методы - исследование полиморфизма длины, рестрикционных фрагментов (ПДРФ) хромосомной и плазмидной ДНК, саузерн-блоттинг, пульс-электрофорез (ПЭ), а также ряд методов ПЦР-типирования - ПЦР-ПДРФ, АБЬР-ПЦР. Данные методы основаны на том, что локализация сайтов распознавания эндонуклеаз рестрикции может быть полиморфной от штамма к штамму. Таким образом, термин ПДРФ отражает полиморфную природу локализации сайтов распознавания эндонуклеаз рестрикции.
Первым и до настоящего времени наиболее распространенным среди генотипических методов исследования, основанным на определении ПДРФ ДНК, остается плазмидный анализ. При длительном использовании плазмидного анализа в исследовании ВБИ выявлено два основных недостатка данного метода. Во-первых, плазмиды могут теряться как спонтанно, так и легко приобретаться штаммом хозяина, и в таких случаях эпидемиоло-
* Тульский Государственный университет, медицинский институт, 300026, Тула, ул. Болдина, 128, тел.: 35-11-50
