THE COMPARISON OF MORPHOLOGICAL AND STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF THE HUMAN MANDIBULAR BONE TISSUE AND THE OSTEOPLASTIC MATERIAL «KLIPDENT», «BIOPLAST-DENT»

Abstract


The main aim of current research work was to compare morphological and structural characteristics of the humans lower bone tissue and osteoplastic material "BIOPLAST-dent," «KLIPDENT», which was produced from cattle bones. The scanning electron microscopy (SAM) was used for analysis of samples' porosity, morphology and sizes of the agglomerates. During the research sample materials were studied with increasing 50 times. Some differences in the structure of the macropores of the studied materials were found with the help of SAM (increase x50). The pore size of the humans mandibular bone in the tested sample was more than 500 μm, the pore size of the material "BIOPLAST-dent" varied in the interval from 10 to 250 μm.

Full Text

Актуальность. Идеальный остеопластический материал должен обладать остеокодуктивной, остеоиндуктивной активностью, а так же морфологической архитектоникой, аналогичной костной ткани принимающего ложа. Среди всех структурных характеристик стимуляторов регенерации, особое значение имеют: микро- и макропористость материала, форма и размер его пор, соотношение удельной площади пор к площади поверхности материала [1, 2]. Система макропор является необходимой основой для прорастания сосудов микроциркуляторного русла в процессе ангиогенеза. Оптимальный размер макропор соотносим с диаметром остеона и находится в диапазоне от 100 до 500 мкм. Наличие микропористости необходимо для проникновения и фиксации остеогенных клеток, в связи с этим микропоры так же называют «гнездами адгезии», их диаметр колеблется от 10 до 50 мкм. Также немалое значение имеет соотношение площади пор к площади поверхности материала. Значение пористости 60-70 % считается оптимальным, при меньшем соотношении будет затрудняться ангиогенез, при более высоком, материал потеряет механическую прочность [3, 5]. Следует отметить, что наличие сопряженной системы макро- и микропор материала является одним из основных факторов, влияющих на скорость его биорезорбции. Резорбции идеального остеопластического материала происходит параллельно с процессом формирования кости [1, 2, 5]. Большинство производителей остеопластических материалов утверждают, что выпускаемая ими продукция по своим морфологическим и структурным характеристикам соответствует структуре человеческой кости. Однако, использование этих материалов на практике далеко не всегда приводит к ожидаемому положительному результату. Цель исследования - провести исследование структурных и морфологических параметров костной ткани нижней челюсти человека и остеопластических материалов «Биопласт-дент», «Клипдент», сравнить полученные результаты. Материал и методы исследования. Исследовались остеопластические материалы «Клипдент» и «Биопласт-Дент», выпускаемые компанией «ВладМиВа». «Биопласт-дент» представляет собой материал биологического происхождения, на основе ксеноколлагена и костного гидроксиапатита. «Клипдент»- синтетический материал на основе β - трикальций фосфата и гиалуроновой матрицы. Данный образец сопоставлялись с образцом губчатой кости нижней челюсти человека. По заявлению производителей, оба материала имеют систему макро и микропор, аналогичную таковой в кости человека [4]. Для анализа пористости, размера агломератов и морфологии образцов был применен метод сканирующей электронной микроскопии. (СЭМ). Полученные результаты и их обсуждение. Для анализа пористости, размера агломератов и морфологии образцов использовалась сканирующая электронная микроскопия (СЭМ). Было установлено, что материалы, применяющиеся на данный момент в стоматологии (КД-2, КД-3, БД) отличаются морфологическим строением от губчатой костной ткани челюсти человека. Далее на рисунках 1-5 представлены микрофотографии полученные методом СЭМ на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM 6610A. При рассмотрении образцов методом СЭМ c увеличением в х50 раз видно, что костная ткань человека (Рис. 1) имеет развитую сопряженную систему пор, диаметр которых варьирует от 100 до 500 мкм, в отдельных случаях наблюдаются макропоры более 500мкм. Удельная площадь пор по отношению к костной структуре составляет 70-80%. Материал не изменен в ходе механической подготовки к микроскопированию, костная структура сохранна, что свидетельствует о механической прочности образца. Образец материала Биопласт-Дент (Рис.2), также представляет собой размер пористую структуру с соотношением пор к твердому веществу около 60-70%. В отличие от костной ткани человека, в представленном образце наблюдается система пор несколько меньшего диаметра, в среднем значение колеблется в интервале ~ 10-250 µм. По данным литературы и аналогичных исследований диаметр макропор от 100 до 300 мкм, хоть и меньше размера пор кости человека, является вполне приемлемым, соотносим с диаметром остеона и способен обеспечивать ангиогенез в должной мере. В представленном так же образце по всему исследуемому полю наблюдаются мелкие изломы костной структуры, заполняющие костные лакуны. Вероятно, это результат механической обработки материала, произведенной с целью подготовки к микрокопированию. Данный образец уступает в механической прочности кости человека, что является следствием отсутствия его органической составляющей. Анализ структуры материала «Клипдент» (Рис. 3) при увеличении в 50 раз показывает однородную морфологию. Материал состоит из округлых плотных агломерат, размерами в пределах 2-20 µм. Наличие пористой структуры при исследовании не выявлено, можно говорить лишь о наличии шероховатостей на поверхности изучаемого материала. Рис. 1 Образец костной ткани челюсти человека, увеличение в х50 раз Рис. 2 Образец материала «Биопласт-Дент», увеличение в х50 раз Рис. 3 Образец материала «Клипдент», увеличение в х 50 раз Заключение. Изучение морфологии образцов показало, что остеопластический материал «Биопласт-Дент» имеет схожую с костной тканью человека морфологию и систему сопряженных пор. На микроуровне в материале Биопласт-Дент присутствуют поры, совпадающие по размерам с костной тканью ~5-10. Однако на макроуровне в губчатой костной ткани нижней челюсти человека, кроме микропор, проявляются макропоры с размерами более 500 μм. Полученные данные позволяют сделать предположение об успешности применения данного материала с целью оптимизации процессов остеорепарации при лечении костных дефектов челюстно-лицевой области. При изучении морфологии образца «Клипдент» не обнаружено макро и микропористости поверхности, а так же системы сопряженных пор. Можно говорить лишь, о шероховатости поверхности материалов на субмикронном уровне. Таким образом, полученная сравнительная характеристика материала «Клипдент-Гл», «Клипдент-Кл» с костной тканью человека, дает основание предполагать, что остеокондуктивные свойства исследуемого остеопластического материала не будут выраженными в должной мере.

About the authors

D Yu Haritonov

Voronezh State Medical Academy


E P Domashevskaya

Voronezh State University


E A Azarova

Voronezh State Medical Academy


D L Goloschapov

Voronezh State University


References

  1. Волков А.В. Гистоморфометрия костной ткани в регенеративной медицине / А.В. Волков, Г.Б. Большакова // Клиническая и экспериментальная морфология. - 2013. - № 3 (7). - С. 65-72.
  2. Волова, Т. Г. В68 Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии [Электронный ресурс] : электрон. учеб. пособие / Т. Г. Волова, Е. И. Шишацкая, П.В. Миронов. - Электрон. дан. (6 Мб). - Красноярск : ИПК СФУ, 2009.
  3. Жукова У.А. Морфометрические особенности диагностических и лечебных эндооссальных вмешательств на нижней челюсти : автореф. дис.. канд. мед. наук / У.А. Жукова. - Москва, 2010. - 23.
  4. Хирургические остеопластические материалы «Биопласт-Дент» «Клипдент», методическое руководство с. 20 ООО Торговый Дом ВладМиВа» www.vladmiva.ru.
  5. Bone Remodeling, Biomaterials and Technological / C. P. Salgado, P.C. Sathler, H.C. Castro, G.G. Alves, A.M. Oliveira, R.C. Oliveira, M.D.C. Maia, C.R. Rodrigues, P.G. Coelh, A.Fuly, L.M. Cabral, J.M. Granjeiro // Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology. - 2011. - V1. - I.1. - P. 318-328.

Statistics

Views

Abstract - 4

PDF (Russian) - 0

Article Metrics

Metrics Loading ...

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies