CC BY
51
Булгакова Л.А., Шангина О.Р.
ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии»
Министерства здравоохранения России Е-таП: [email protected]
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЛОТРАНСПЛАНТАТОВ ДЛЯ СКЛЕРОПЛАСТИКИ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ РАЗНЫМИ МЕТОДАМИ
Проведено изучение структуры и прочностных свойств трансплантатов для склероукрепляющих операций. Объектами исследования служили аллотрансплантаты из твердой оболочки головного мозга и широкой фасции бедра, консервированные разными методами.
Ключевые слова: аллотрансплантаты, фиброархитектоника, лиофилизация донорских тканей, консервация донорских тканей.
В настоящее время насчитывается около 40 видов различных трансплантационных биоматериалов, применяемых в хирургическом лечении прогрессирующей миопии. Эффективность склероукрепляющих операций колеблется от 33% до 100% и зависит как от характера хирургического воздействия и особенностей миопического процесса, так и от свойств и вида пересаживаемого материала [1,5,11]. В последнее время отмечается тенденция комплексного изучения особенностей фиброархитектоники трансплантатов и их биомеханических свойств [2,4,10]. Необходимость изучения механических свойств трансплантатов вызвана запросами практической медицины. На основе изучения прочностных и деформативных свойств трансплантатов решаются задачи восстановительной и реконструктивной хирургии, трасплантологии [3,7,8]. Причины осложнений при использовании тех или иных биоматериалов часто определяются качеством последних, которое, в свою очередь, зависит от совокупности всех стадий технологического процесса их изготовления [1,13]. Идеальные трансплантаты должны обладать всем необходимым спектром биологических свойств, которые позволяют обеспечить эффективный результат хирургической коррекции, поэтому вопрос о технологической обработке трансплантатов, отвечающих современным требованиям офтальмохирургии, и по сей день остается открытым.
Цель
Исследовать структуру и прочностные свойства аллотрансплантатов для склероукрепляющих операций, изготовленных различными методами.
Материал и методы исследования
Аллотрансплантаты для склеропластики были изготовлены из следующих кадаверных тканей: твердой оболочки головного мозга (ТМО) и широкой фасции бедра (ФБ). Донорские ткани обрабатывали по технологии Аллоплант. Данная технология заключается в многоступенчатой физико-химической обработке тканей, которая приводит к мембранолизу и экстракции наиболее им-муногенных компонентов тканей, с сохранением их коллагенового каркаса, а так же пластических свойств. Затем обработанные ткани были распределены на две группы. В первой группе трансплантаты ТМО и ФБ консервировали 70% этанолом. Во второй группе трансплантаты консервировали методом лиофилизации, при этом ткани замораживали в криогенной камере до -45 оС и высушивали под вакуумом. Консервированные и лиофилизированные аллотрансплантаты ТМО и ФБ исследовали гистологическими методами. Фиксировали в 10% растворе забуференного формалина по Лилли и заливали в парафин, окрашивали по общепринятым стандартным методикам. Срезы готовили на микротоме LEICA и окрашивали гематоксилином и эозином, по методу Ван Гизон, по Маллори. Микроскопические исследования проводились с использованием светового микроскопа LSM 5 PASCAL фирмы «CARL ZEISS» (Германия). Изучение биомеханических свойств трансплантатов проводили на универсальной машине для испытания прочностных свойств материалов модели 1185 INSTRON (Англия). Образцы подвергали одноосному линейному растяжению с графической регистрацией диаграмм зависимости деформация-напряжение, по которым определяли основные механические параметры: предел прочности, модуль упругости (Юнга).
Результаты исследования
и их обсуждение
Как показали гистологические исследования, консервированные в 70% этаноле аллотрансплантаты твердой оболочки головного мозга представляют собой плотную соединительнотканную пластинку, состоящую из 2 - 4 слоев. Между слоями расположены со-литарные пучки волокон, которые переходят от одного слоя в другой, связывая их между собой. В каждом слое волнообразно изогнутые пучки коллагеновых волокон идут параллельно друг другу и ориентированы в одном направлении, которое не совпадает с направлением в соседних слоях. Кроме пучков коллагеновых волокон присутствуют и тонкие эластические волокна. В целом фиброархитектоника трансплантатов ТМО имеет сложно-переплетенный, относительно плотный соединительнотканный каркас, состоящий из расположенных параллельно друг другу слоев волнообразных пучков коллагеновых волокон с наличием солитарных пучков между ними (рис.1, цветная вкладка).
Исследование фиброархитектоники лио-филизированных аллотрансплантатов ТМО показали, что плотность упаковки пучков коллагеновых волокон, присущая консервированным трансплантатам, полностью нарушается. Коллагеновые пучки расщепляются на волокна и приобретают вид тонких волнообразно изогнутых нитей, ориентированных в одном направлении. Множество солитарных пучков, переходящих из одного слоя в другой, связывают их между собой. Очертания слоев, характерных для данной ткани, не просматриваются. В целом фиброархитектоника лиофилизиро-ванных трансплантатов ТМО приобретает вид рыхлой мелкоячеистой сети, что свидетельствует о нарушении волокнистого каркаса (рис.2, цветная вкладка).
Структура аллотрансплантатов, изготовленных из широкой фасции бедра и консервированного в 70% этаноле, отличается наличием четко выраженных слоев, в каждом из которых плотно упакованные пучки коллагеновых волокон располагаются в строго определенном порядке (рис.3, цветная вкладка). Часть волокнистых пучков (солитарные пучки) переходит из одного слоя в другой. Определяются три слоя коллагеновых волокон, тесно прилегающих друг к другу. В пределах каждого слоя пучки
волокон ориентированы в одном направлении, а в разных слоях - под углом друг к другу. Подобная фиброархитектоника обеспечивает хорошие прочностные свойства трансплантатов.
Структура лиофилизированных аллотрансплантатов ФБ представляет собой отдельные крупные фрагменты пучков коллагеновых волокон с измененными тинкториальными свойствами, свидетельствующими об их частичной деструкции. Солитарные пучки, соединяющие слои внутри фасции, имеют вид рыхлой сети. Участки относительно крупноячеистой сети чередуются с небольшими фрагментами плотных пучков коллагеновых волокон (рис.4, цветная вкладка). Подобная фиброархитекто-ника также свидетельствует о деструкции волокнистого остова лиофилизированных трансплантатов.
Данные гистологических исследований позволяют сделать следующие заключения. Консервация трансплантатов ТМО и ФБ в 70% этаноле позволяет максимально сохранить структуру их волокнистого остова. В тоже время процесс лиофилизации приводит, в обоих случаях, к нарушению фиброархитектоники трансплантатов. Изменение волокнистого остова с формированием мелкоячеистой сети наблюдается у трансплантатов ТМО. В структуре трансплантатов ФБ, подвергнутых лиофилизации, происходит фрагментирование и расщепление пучков коллагеновых волокон.
Полученные результаты биомеханических испытаний трансплантатов, консервируемых различными методами, показали следующее. Значение предела прочности трансплантатов, изготовленных из ФБ и консервированных в этаноле, равно 95,4±4,2 МПа. У лиофилизиро-ванных трансплантатов из аналогичной ткани наблюдается падение предела прочности до 91,3±2,1 МПа. Сходная тенденция прослеживается в изменении модуля упругости (Юнга). Так, у трансплантатов, консервированных в этаноле, данный показатель равен 954,0±29,0 МПа, у лиофилизированных трансплантатов -923,0±17,0 МПа.
Сравнение между собой прочностных свойств консервированных в 70% этаноле и лиофилизированных трансплантатов ТМО показало, что значение предела прочности для трансплантатов, консервируемых в этаноле, равно 132±4,1 МПа, тогда как для лиофилизирован-
ных трансплантатов ТМО наблюдается падение предела прочности до 118±3,5МПа. Аналогичная картина наблюдается в изменении модуля упругости (Юнга) - так, его величина у трансплантатов ТМО, консервируемых в этаноле, равна 1012±33,0 МПа, у лиофилизированных ТМО этот показатель равен 902 ±17,2 МПа.
Таким образом, в ходе исследований прочностных свойств трансплантатов ТМО и ФБ получены следующие результаты - консервация в 70% этаноле не изменяет прочностных показателей трансплантатов ТМО и ФБ. В тоже время лиофилизация приводит к снижению биомеханических параметров и, как следствие, к падению пластических свойств трансплантатов.
Проведенный нами сравнительный анализ структурных и прочностных изменений, происходящих в трансплантатах ТМО и ФБ при различных методах их консервации, показал, что морфологические изменения в структуре
лиофилизированных трансплантатов ТМО и ФБ приводят к снижению их прочностных свойств. Необходимо отметить, что для трансплантатов ТМО и ФБ, которые используются для склероукрепляющих операций, сохранение прочностных свойств является важным фактором, обусловливающим эффект их клинического применения.
Заключение
Изменение в структуре лиофилизирован-ных трансплантатов является существенным ограничением при использовании их для укрепляющих операций, где важную роль играют физико-механические свойства материала. Однако лиофилизированные трансплантаты могут использоваться для восполнения объемных дефектов тканей, для восстановления тканей с дренажной функцией и в качестве покрытия раневых поверхностей [6,9,12].
--------------------------- 28.09.2012
Список литературы:
1.Перова Н.В. Влияние обработки и хранения склеропластического материала на качественные и количественные характеристики имплантата и результаты приживления его в эксперименте / Н.В. Перова, Т.И. Ронкина, А.В. Золоторевский и др. // Офтальмохирургия. - 2000. - N 2. - С. 68-77.
2.Григорян С.С. Биомеханика и некоторые общие вопросы биологии / С.С. Григорян, С.А. Регирер // Тез. докл. III Всесоюз. конф. по проблемам биомеханики. - Рига, 1983. - Т.1. - С. 6-7.
3.Иоффе И.Л. Вопросы изучения механических свойств некоторых мягких тканей и органов тела человека / И.Л. Иоффе, А.Н. Черномашенцев, В.А. Ярцев // Биомеханика. - Рига, 1975. - С. 174-176.
4.Канюков В.Н. Биологическое и экспериментально-гистологическое обоснование новых технологий в офтальмохирургии / В.Н. Канюков, А.А. Стадников, О.М. Трубина. - М.: Медицина, 2005. - 160 с.
5.Лекишвили М.В. Технологии изготовления костного пластического материала для применения в восстановительной хирургии: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - М., 2005. - 47 с.
6.Мулдашев Э.Р. Осложненная глаукома / Э.Р. Мулдашев, Г.Г. Корнилаева, В.У Галимова. - Спб.: Издательский Дом
«Нева», 2005. - 192 с.
7.Нигматуллин Р.Т. Некоторые биомеханические аспекты пластической и реконструктивной хирургии / Р.Т. Нигматуллин, Э.Р. Мулдашев, А.Ю. Салихов [и др.] // Достижения биомеханики в медицине: тез. докл. межд. конф. - Рига, 1986. - С.
291-296.
8.Савельев В.И. Актуальные проблемы трансплантации тканей / В.И. Савельев, Н.В. Корнилов, А.В. Калинин.- СПб.: МОРСАРАВ, 2001.- 152 с.
9.Сироткина И.А. Формирование опорно-двигательной культи глазного яблока комбинированными биоматериалами «Ал-лоплант»: Автореф. дис.. канд. мед. наук. - Челябинск, 2005. - 22 с.
10.Сорокин А.П. Общие закономерности строения опорного аппарата человека. - М.: Медицина, 1973. - 264 с.
11.Тарутта Е.П. Склероукрепляющее лечение и профилактика осложнений прогрессирующей близорукости у детей
и подростков: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - М., 1993. - 51 с.
12.Хасанов Р.А. Технологические аспекты получения инъекционных биоматериалов «Аллоплант» / Р.А. Хасанов, О.Р Шангина // Актуальные вопросы тканевой и клеточной трансплантологии: Сборник тезисов IV Всерос. симп. - СПб.: Изд-во «Человек и его здоровье», 2010.- С. 133-134.
13.Шангина О.Р. Морфологические основы радиационной устойчивости соединительнотканных трансплантатов: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - Саранск, 2007. - 34 с.
Сведения об авторах:
Булгакова Людмила Александровна, научный сотрудник лаборатории консервации тканей ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии» Минздрава России,
e-mail: [email protected] Шангина Ольга Ратмировна, зам. ген. директора по производству биоматериалов ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии» Минздрава России, доктор биологических наук, профессор, e-mail:[email protected] 450075, г.Уфа, ул.Р.Зорге 67/1
