С учетом высоких требований к функциональности кисти постоянно совершенствуются методы эндопротезирования [1—4]. Для полного восстановления функций кисти после хирургических вмешательств или травм требуется максимально точно повторить анатомию утраченных сегментов кисти [5—9]. С этой целью активно апробируют методику персонифицированного эндопротезирования в соответствии с индивидуальными анатомо-топографическими особенностями конкретного пациента [5, 7, 10]. Технология 3D-моделирования и 3D-печати позволит замещать пострезекционные и посттравматические дефекты кисти любой протяженности, в короткие сроки восстанавливать утраченную функцию в полном объеме за счет точного повторения анатомии удаленного сегмента кости, подбирать индивидуальные точки крепления мышц и сухожилий, тем самым восстанавливать мелкую моторику кисти [11—13].

Цель исследования — оценка биосовместимости аддитивных материалов, предназначенных для изготовления персонифицированных эндопротезов суставов кисти in vivo.

Для проведения эксперимента были выбраны кролики породы Советская шиншилла (n=4) обоего пола массой 4500 г. Животных содержали в условиях сертифицированного вивария (ИСО 9001:2008). При выполнении исследования руководствовались национальным стандартом РФ ГОСТ Р 33044−2014 «Принципы надлежащей лабораторной практики», полностью аутентичным стандартам GLP/OECD.

Для выполнения исследования на этапе in vivo были получены стерильные образцы тестируемых материалов (n=4) двух разновидностей. Одни из них представляли собой пластины размером 0,5×0,6×0,9 см с шероховатой поверхностью и несколько заостренным краем в виде трапеции. На одном из краев поверхность была блестящей, вся остальная — матовой, шероховатой. Второй вид образцов был представлен цилиндрами диаметром 1,5 мм и длиной 3 мм, их поверхность значительно шероховатая (рис. 1). Материалы в виде цилиндра были предназначены для имплантации в костную ткань кроликов, а материалы в виде пластин — для имплантации в мягкие ткани, в частности в мышечную. Материалы получены из титанового порошка марки ВТ1−00 методом лазерного спекания.

За 12 ч до начала эксперимента у животных убирали корм при сохранении неограниченного доступа к воде. Выполняли седацию рометаром (2 мг/кг). За 20 мин до операции производили премедикацию с использованием раствора атропина сульфата (0,1 мг/кг) и рометара (2 мг/кг). Наркотизацию выполняли путем инъекции раствора золетила-100. Шерсть сбривали полностью на двух задних конечностях и в области крестца с помощью триммера. Операционное поле, представленное наружной поверхностью бедра, обрабатывали дважды спиртовым раствором хлоргексидина биглюконата. Оперативный доступ с рассечением кожи и фасций осуществляли в проекции напрягателя широкой фасции бедра. Мышечные волокна расслаивали тупым путем с последующим атравматичным формированием кармана, в который помещали один из тестируемых образцов в виде пластины. Разведенные мышечные волокна сводили с помощью одного шва с использованием нити полисорб 5/0. После этого рану послойно ушивали. На кожу накладывали отдельные узловые швы. Асептическое покрытие — террамицин 2,5%.

При имплантации в костную ткань применяли ту же предоперационную подготовку. В условиях аналгезии производили доступ в проекции пальпируемой ушковидной поверхности тазовой кости с целью выделения ее крыла. Стоматологическим бором с алмазной шаровидной головкой в костной ткани формировали дефект глубиной 3,2 мм и диаметром 1,2 мм. В области сформированного отверстия проводили гемостаз, а тестируемый материал в виде цилиндра погружали в костный дефект. Рану послойно ушивали. Асептическое покрытие — террамицин 2,5%.

В течение 9 сут после операции производили ежедневный контроль раны, ректальной температуры. Анестезию в терапевтических дозах производили только в первые 2 сут после операции. Сроки наблюдения за животными составили 30 и 90 сут.

По истечении контрольных сроков животные были выведены из эксперимента, для чего использована летальная доза натрия тиопентала внутрисердечно на фоне наркотизации и аналгезии. При исследовании были выделены макропрепараты, произведено их описание. В дальнейшем фрагменты полученного материала были погружены в 10% нейтральный раствор формалина. Обезвоживание макропрепаратов произведено в спиртах восходящей концентрации. Проведена деминерализация объектов из костной ткани. Далее объекты были залиты в парафин с получением блоков, после чего на микротоме SakuraAccu-CutSRM200 («Sakura, Finetek», Япония) изготовлены гистологические срезы толщиной 5—6 мкм, которые были окрашены по стандартным методам гематоксилином и эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону. Препараты изучали с помощью биологического микроскопа KCC-31OPD, фотосъемку проводили фотокамерой NikonAlphaphot-2 YS2-H («Nikon», Япония).

Через 30 сут с момента имплантации тестируемого материала в мышцы мышечные волокна были неравномерно увеличены в размерах, округлые, их восприимчивость к красителям снижена. В эндомизии явления отека, инфильтрации лимфоцитами, макрофагами, а также фибробластами. На фоне отека хорошо видны тонкие коллагеновые волокна, расположенные в эндомизии. Вокруг тестируемо-го материала формируется гетерогенная капсула, представленная на этом сроке рыхлой неоформленной соединительной тканью со значительным преобладанием клеточного компонента, а также с формированием многочисленных протяженных локусов лимфоцитарно-эозинофильной инфильтрации. Места скопления микрокрошек от тестируемого материала также значительно инфильтрированы лимфоцитами, в структуре которых содержатся гигантские клетки инородных тел с 2—4 ядрами. Сосуды в структуре капсулы немногочисленные с расширенными просветами, с признаками полнокровия (рис. 2).

При анализе макропрепарата костной ткани, содержащей тестируемый материал, отмечено, что последний погружен в ее структуру, признаков воспаления и нестабильности материала не выявлено. Гистологическое исследование: поверхность материала окружена губчатой костной тканью, трабекулы которой не расширены, не истончены, восприимчивость к красителям снижена, неравномерная. Остеоцитарные лакуны значительно расширены и оптически пустые за счет процессов лакунарного остеолизиса. Единичные остеоциты с признаками кариопикноза. Межтрабекулярное пространство заполнено преимущественно жировой и соединительной тканью. Наряду с этим отмечено наличие небольших групп остеобластов, что в целом свидетельствует о процессах ремоделирования костной ткани в присутствии данного материала (рис. 3).

К 90-м суткам после имплантации в мышцу макропрепарат представлен плотной фиброзной тканью, охватывающей тестируемый материал. При микроскопическом исследовании подтверждено наличие сформированной фиброзной капсулы. Первыми клетками контакта вокруг него были гигантские клетки инородных тел, включающие 14—28 ядер. На периферии от фиброзной капсулы изменения в мышечной ткани по типу очагового липоматоза с фиброзом на фоне дистрофии мышечных волокон. Лимфоцитарные и эозинофильные инфильтраты на этом сроке не выявлены (рис. 4).

На макропрепарате тестируемый материал полностью погружен в костную ткань и интегрирован в нее. Признаки воспаления не обнаружены.

При микроскопическом исследовании вокруг поверхности тестируемого образца отмечено наличие тонкой капсулы с циркулярно ориентированными волокнами соединительной ткани и сосудами (содержащими эритроциты) на ее периферии. Край ранее сформированного дефекта, обращенного к имплантированному материалу, представлен новообразованной костной тканью на этапе ее оссификации (слабое окрашивание, широкие лакуны, содержащие остеоциты) и формирования остеонной структуры (рис. 5).

Таким образом, представленный для тестирования in vivo материал является биосовместимым. При имплантации материала в мышечную ткань развивается реакция на инородное тело с исходом в фиброз без признаков сопутствующего воспаления. При имплантации в костную ткань материал способствует остеогенезу и ремоделированию костной ткани. Характерной особенностью образцов являются способность образования множества микрочастиц и развитие лимфоцитарно-эозинофильных инфильтратов в ранние сроки (на 30-е сутки), что свидетельствует о наличии в составе материала титана диоксида.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.