Кость материал: Костные материалы для остеопластики | bioimplantat.ru

Чем заменить кость. Российский регенеративный материал нового поколения включает хитозан


Ранее для решения подобных задач врачам приходилось использовать костную ткань, забранную непосредственно от пациента из ребра, берцовой и подвздошной кости. В случае восполнения дефектов небольшого и среднего размера удавалось обходиться костной тканью, полученной из других участков челюсти. Но даже в этом случае пациент был обречен на дополнительную травму, вызванную формированием обширного донорского участка. Все это осложняло период восстановления пациента и сопровождалось отеком, кровопотерей и риском инфицирования зоны забора трансплантата.


Почему еще не существует материалов, способных удовлетворительно заменить костную ткань? На самом деле они существуют, но все неидеальны. Самый распространенный — швейцарский Bio-Oss. Его могут предложить практически в любой клинике, которая занимается установкой зубных имплантатов. Это минеральный компонент, полученный из кости быков. Его достоинство — отсутствие органического компонента, который мог бы вызвать иммунный ответ и отторжение материала, а также подражание структуре костного матрикса человека.


Однако этот материал лишь наполнитель, сам по себе он не способствует образованию костной ткани. До недавнего времени подобное было по плечу только собственной костной ткани человека. Причина в том, что наши кости содержат специальные белки, которые называют остеоиндукторами. При повреждении кости, например при переломе, они выходят из нее и сигнализируют стволовым клеткам, что сюда нужно прийти, превратиться в специализированные клетки и образовать костную ткань. Поэтому даже при использовании костного материала Bio-Oss врач вынужден добавлять в него собственную костную ткань пациента, иначе нормальная кость не будет образована, а дефект заместится рубцом. Все это требует от врача, пусть уже в меньшей мере, прибегать к дополнительной травме для забора собственной костной ткани пациента.


В США недавно было налажено производство материала InfuseBoneGraft, который содержит тот самый, необходимый для стимулирования регенерации кости остеоиндуктор. Материал представляет собой губку, пропитанную высококонцентрированным раствором остеоиндуктора BMP-2 (костный морфогенетический белок-2), самым мощным из ныне изученных.


В России препарат еще не лицензирован. И вряд ли будет. Дело в том, что первый блин получился комом. Контейнер для доставки активного компонента был выбран не очень удачно, и при внесении в рану происходит вытекание из него раствора, который может случайно попасть за пределы костного дефекта и спровоцировать там нежелательное формирование кости. Кроме того, материал содержит избыточное количество BMP-2, и в области его применения может произойти формирование излишнего объема костной ткани, что может привести к деформации челюсти, смещению установленных имплантатов или даже спровоцировать рост опухоли.


Российские ученые разработали более сложный материал, который состоит из трех компонентов. Первый — это моделируемая матрица. Она позволяет материалу отверждаться после внесения в рану и сохранять заданную форму на всем протяжении срока восстановления. За счет этого врач может отказаться от дополнительных армирующих конструкций, в качестве которых обычно используют титановые сетки и металлические винты. Их извлечение после формирования костной ткани травматично для пациента и неудобно врачу. Второй компонент — упрочняющий наполнитель, который добавляет материалу эластичности и прочности, а также позволяет выдерживать высокие нагрузки, которым противостоит костная ткань. И третий, самый важный компонент — контейнер для доставки остеоиндуктора, который способствует его выходу в нужный момент процесса регенерации. Дело в том, что первые сутки после травмы, вызванной операцией имплантации костного материала, организм занят защитой области вмешательства, что проявляется в виде небольшого воспаления. И только спустя несколько суток процесс воспаления завершается и наступает период построения новых тканей и регенерации. Именно в этот момент действие остеоиндуктора является наиболее эффективным, а значит, для активации роста новой кости его требуется меньше.


Для работы в проекте были привлечены специалисты из Курчатовского института и Медико-генетического научного центра. Руководят проектом академик РАН Анатолий Кулаков и профессор Дмитрий Гольдштейн. Анатолий Кулаков — один из пионеров в области зубной имплантологии, а Дмитрий Гольштейн — специалист в области регенеративной медицины. Оба руководителя хорошо известны в России и за рубежом как видные ученые. Образование коллабораций между представителями различных сфер науки позволило решить трудные и прежде непреодолимые для отдельных научных коллективов задачи. В проект были вовлечены молодые ученые: к.м.н. А. В. Васильев, к.б.н. Т. Б. Бухарова, к.ф-м.н. Т. Е. Григорьев и аспиранты Ю. Д. Загоскин и В. С. Кузнецова.


Полную структуру материала исследователи пока не раскрывают. Однако известно, что основные компоненты материала — термоотверждаемый хитозановый гель, высокопористые полилактидные гранулы и сильнейший остеоиндуктор BMP-2. Главным достижением проекта можно считать то, что ученым удалось совместить эти компоненты таким образом, что они улучшили свойства друг друга. Хитозановый гель требовал особой модификации для улучшения его биологических свойств. Полилактидные гранулы способствовали длительному высвобождению остеоиндуктора, с одной стороны, а с другой — взаимодействуя с гелем хитозана, повышали его прочность, пластичность и биосовместимость.


Разработанный материал в ходе физико-механических испытаний показал способность отверждаться при температуре 37 градусов уже через пять минут после окончания моделирования его формы. То есть после внесения в рану материалу можно задать сложную форму костных дефектов, которую материал будет сохранять на протяжении всего периода замещения костной тканью.


При исследовании на лабораторных животных материал активировал рост костной ткани даже при подкожном и внутримышечном введении, то есть заставлял кость расти в тех условиях, где организм ее не сформировал изначально. При внутрикостном введении в области дефектов черепа и челюстей лабораторных крыс и карликовых свиней материал также способствовал активному росту кости. Проектируемый материал также показал свою эффективность в процессе исследования на выделенных из человека культурах клеток.


Впереди проведение регистрационных испытаний и внедрение остеопластического материала в медицинскую практику.

Теги

Медицина

Чем заменить кость – Наука – Коммерсантъ

Группа ученых из Центрального НИИ стоматологии и челюстно-лицевой хирургии разработала материал, способный эффективно восполнять костную ткань в области обширных дефектов. Работа поддержана Российским научным фондом.






Предыдущая фотография





Принципиальная схема работы материала




Фото:
Коммерсантъ / Андрей Луковский
 /  купить фото






Следующая фотография


1
/
3

Принципиальная схема работы материала


Фото:
Коммерсантъ / Андрей Луковский
 /  купить фото

Ранее для решения подобных задач врачам приходилось использовать костную ткань, забранную непосредственно от пациента из ребра, берцовой и подвздошной кости. В случае восполнения дефектов небольшого и среднего размера удавалось обходиться костной тканью, полученной из других участков челюсти. Но даже в этом случае пациент был обречен на дополнительную травму, вызванную формированием обширного донорского участка. Все это осложняло период восстановления пациента и сопровождалось отеком, кровопотерей и риском инфицирования зоны забора трансплантата.

Почему еще не существует материалов, способных удовлетворительно заменить костную ткань? На самом деле они существуют, но все неидеальны. Самый распространенный — швейцарский Bio-Oss. Его могут предложить практически в любой клинике, которая занимается установкой зубных имплантатов. Это минеральный компонент, полученный из кости быков. Его достоинство — отсутствие органического компонента, который мог бы вызвать иммунный ответ и отторжение материала, а также подражание структуре костного матрикса человека.

Однако этот материал лишь наполнитель, сам по себе он не способствует образованию костной ткани. До недавнего времени подобное было по плечу только собственной костной ткани человека. Причина в том, что наши кости содержат специальные белки, которые называют остеоиндукторами. При повреждении кости, например при переломе, они выходят из нее и сигнализируют стволовым клеткам, что сюда нужно прийти, превратиться в специализированные клетки и образовать костную ткань. Поэтому даже при использовании костного материала Bio-Oss врач вынужден добавлять в него собственную костную ткань пациента, иначе нормальная кость не будет образована, а дефект заместится рубцом. Все это требует от врача, пусть уже в меньшей мере, прибегать к дополнительной травме для забора собственной костной ткани пациента.

В США недавно было налажено производство материала InfuseBoneGraft, который содержит тот самый, необходимый для стимулирования регенерации кости остеоиндуктор. Материал представляет собой губку, пропитанную высококонцентрированным раствором остеоиндуктора BMP-2 (костный морфогенетический белок-2), самым мощным из ныне изученных.

В России препарат еще не лицензирован. И вряд ли будет. Дело в том, что первый блин получился комом. Контейнер для доставки активного компонента был выбран не очень удачно, и при внесении в рану происходит вытекание из него раствора, который может случайно попасть за пределы костного дефекта и спровоцировать там нежелательное формирование кости. Кроме того, материал содержит избыточное количество BMP-2, и в области его применения может произойти формирование излишнего объема костной ткани, что может привести к деформации челюсти, смещению установленных имплантатов или даже спровоцировать рост опухоли.

Российские ученые разработали более сложный материал, который состоит из трех компонентов. Первый — это моделируемая матрица. Она позволяет материалу отверждаться после внесения в рану и сохранять заданную форму на всем протяжении срока восстановления. За счет этого врач может отказаться от дополнительных армирующих конструкций, в качестве которых обычно используют титановые сетки и металлические винты. Их извлечение после формирования костной ткани травматично для пациента и неудобно врачу. Второй компонент — упрочняющий наполнитель, который добавляет материалу эластичности и прочности, а также позволяет выдерживать высокие нагрузки, которым противостоит костная ткань. И третий, самый важный компонент — контейнер для доставки остеоиндуктора, который способствует его выходу в нужный момент процесса регенерации. Дело в том, что первые сутки после травмы, вызванной операцией имплантации костного материала, организм занят защитой области вмешательства, что проявляется в виде небольшого воспаления. И только спустя несколько суток процесс воспаления завершается и наступает период построения новых тканей и регенерации. Именно в этот момент действие остеоиндуктора является наиболее эффективным, а значит, для активации роста новой кости его требуется меньше.

Для работы в проекте были привлечены специалисты из Курчатовского института и ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. академика Н. П. Бочкова». Руководят проектом академик РАН Анатолий Кулаков и профессор Дмитрий Гольдштейн. Анатолий Кулаков — один из пионеров в области зубной имплантологии, а Дмитрий Гольштейн — специалист в области регенеративной медицины. Оба руководителя хорошо известны в России и за рубежом как видные ученые. Образование коллабораций между представителями различных сфер науки позволило решить трудные и прежде непреодолимые для отдельных научных коллективов задачи. В проект были вовлечены молодые ученые: к.м.н. А. В. Васильев, к.б.н. Т. Б. Бухарова, к.ф-м.н. Т. Е. Григорьев и аспиранты Ю. Д. Загоскин и В. С. Кузнецова.

Полную структуру материала исследователи пока не раскрывают. Однако известно, что основные компоненты материала — термоотверждаемый хитозановый гель, высокопористые полилактидные гранулы и сильнейший остеоиндуктор BMP-2. Главным достижением проекта можно считать то, что ученым удалось совместить эти компоненты таким образом, что они улучшили свойства друг друга. Хитозановый гель требовал особой модификации для улучшения его биологических свойств. Полилактидные гранулы способствовали длительному высвобождению остеоиндуктора, с одной стороны, а с другой — взаимодействуя с гелем хитозана, повышали его прочность, пластичность и биосовместимость.

Разработанный материал в ходе физико-механических испытаний показал способность отверждаться при температуре 37 градусов уже через пять минут после окончания моделирования его формы. То есть после внесения в рану материалу можно задать сложную форму костных дефектов, которую материал будет сохранять на протяжении всего периода замещения костной тканью.

При исследовании на лабораторных животных материал активировал рост костной ткани даже при подкожном и внутримышечном введении, то есть заставлял кость расти в тех условиях, где организм ее не сформировал изначально. При внутрикостном введении в области дефектов черепа и челюстей лабораторных крыс и карликовых свиней материал также способствовал активному росту кости. Проектируемый материал также показал свою эффективность в процессе исследования на выделенных из человека культурах клеток.

Впереди проведение регистрационных испытаний и внедрение остеопластического материала в медицинскую практику.

Андрей Васильев, к.м.н., старший научный сотрудник отдела общей патологии Центрального научно-исследовательского института стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Минздрава России

Что такое кость? | Национальный информационный центр по остеопорозу и связанным с ним заболеваниям костей NIH

Чтобы понять остеопороз, важно узнать о костях. Кость, состоящая в основном из коллагена, представляет собой живую, растущую ткань. Коллаген — это белок, обеспечивающий мягкую основу, а фосфат кальция — минерал, добавляющий прочность и укрепляющий основу. Эта комбинация коллагена и кальция делает кости достаточно прочными и гибкими, чтобы противостоять нагрузкам. Более 99 процентов кальция в организме содержится в костях и зубах. Оставшийся 1 процент находится в крови.

В организме встречаются кости двух типов — кортикальные и трабекулярные. Кортикальная кость плотная и компактная. Он образует внешний слой кости. Губчатая кость образует внутренний слой кости и имеет губчатую, сотовую структуру.

  • Банковский счет костей
  • Женщины, мужчины и остеопороз
  • Профилактика остеопороза
  • Для информации

Счет в банке костей

Думайте о кости как о банковском счете, на который вы «вносите» и «снимаете» костную ткань. В детстве и подростковом возрасте новая кость добавляется к скелету быстрее, чем старая удаляется. В результате кости становятся крупнее, тяжелее и плотнее. У большинства людей формирование кости продолжается более быстрыми темпами, чем удаление, до тех пор, пока костная масса не достигнет пика в течение третьего десятилетия жизни.

После 20 лет «изъятие» костей может начать превышать «отложения». Для многих людей эту потерю костной массы можно предотвратить, продолжая получать кальций, витамин D и занимаясь физическими упражнениями, а также избегая курения и чрезмерного употребления алкоголя. Остеопороз развивается, когда удаление кости происходит слишком быстро, замена происходит слишком медленно, или и то, и другое. У вас больше шансов заболеть остеопорозом, если вы не достигли максимального пика костной массы в годы наращивания костей.

Женщины, мужчины и остеопороз

Женщины более склонны к развитию остеопороза, чем мужчины. Это связано с тем, что у женщин, как правило, кости меньше и тоньше, чем у мужчин, а также потому, что женщины могут быстро терять костную ткань в первые 4–8 лет после менопаузы из-за резкого снижения выработки гормона эстрогена. Было показано, что эстроген, вырабатываемый яичниками, оказывает защитное действие на кости. У женщин менопауза обычно наступает в возрасте от 45 до 55 лет. После менопаузы потеря костной массы у женщин значительно превышает таковую у мужчин. Однако к 65 годам женщины и мужчины склонны терять костную ткань с одинаковой скоростью. Хотя мужчины не переживают эквивалент менопаузы, выработка мужского гормона тестостерона может снизиться, что может привести к увеличению потери костной массы и большему риску развития остеопороза.

Профилактика остеопороза

Остеопороз можно предотвратить для многих людей. Профилактика важна, потому что, хотя есть методы лечения остеопороза, лекарство еще не найдено. Комплексная программа, которая может помочь предотвратить остеопороз, включает:

  • Сбалансированное питание, богатое кальцием и витамином D.
  • Упражнения с отягощениями.
  • Здоровый образ жизни без курения и чрезмерного употребления алкоголя.
  • Проверка плотности костей.
  • Лекарства, когда это необходимо.

Национальный институт здоровья Остеопороз и связанные с ним заболевания костей ~
Национальный ресурсный центр выражает благодарность Национальному фонду остеопороза
за помощь в подготовке этой публикации.

Для получения информации

Для получения обновленной информации и по любым вопросам о принимаемых вами лекарствах обращайтесь по телефону

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США
Бесплатный номер: 888-INFO-FDA (888-463-6332)
Веб-сайт: https://www. fda.gov

Для получения дополнительной информации о конкретных лекарствах посетите сайт [email protected] по адресу https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cder/daf. [email protected] — это доступный для поиска каталог лекарственных препаратов, одобренных FDA.

Паб. № 18-7876

Последнее рассмотрение

Кость | Определение, анатомия и композиция

внутренняя структура длинной кости человека

См. все СМИ

Ключевые люди:
Йохан Готтлиб Ган
Волчер Койтер
Похожие темы:
позвоночник
Костный мозг
минеральная плотность костей
надкостница
клиновидная кость

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Из чего состоит кость?

Двумя основными компонентами кости являются коллаген и фосфат кальция, которые отличают ее от других твердых тканей, таких как хитин, эмаль и скорлупа.

Каковы основные функции костной ткани?

Костная ткань составляет отдельные кости скелетов позвоночных. Другие функции кости включают структурную поддержку механического воздействия мягких тканей, защиту мягких органов и тканей, обеспечение защитного участка для специализированных тканей, таких как система кроветворения (костный мозг) и минеральный резервуар.

Содержат ли кости кальций?

Кость содержит 99 процентов кальция в организме и может выступать в качестве адекватного буфера для поддержания постоянного уровня свободно перемещающегося кальция в мягких тканях, внеклеточной жидкости и крови.

Почему кальций важен для здоровья костей?

Механическая прочность кости пропорциональна содержанию в ней минералов. Совет по пищевым продуктам и питанию Национальной академии наук США рекомендует 1000–1300 мг кальция в день для взрослых и 700–1300 мг для детей.

Как дефицит витамина D влияет на кости человека?

Дефицит витамина D приводит к плохой минерализации костей скелета, вызывая рахит у детей и остеомаляцию у взрослых.

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

кость , жесткая ткань тела, состоящая из клеток, встроенных в обильный твердый межклеточный материал. Два основных компонента этого материала, коллаген и фосфат кальция, отличают кость от таких других твердых тканей, как хитин, эмаль и скорлупа. Костная ткань составляет отдельные кости скелетной системы человека и скелеты других позвоночных.

Функции костей включают (1) структурную поддержку механического действия мягких тканей, например, сокращения мышц и расширения легких, (2) защиту мягких органов и тканей, например черепа, (3) обеспечение защитного участка для специализированных тканей, таких как система кроветворения (костный мозг), и (4) минеральный резервуар, посредством которого эндокринная система регулирует уровень кальция и фосфата в циркулирующих жидкостях организма.

Кость встречается только у позвоночных, а среди современных позвоночных она встречается только у костистых рыб и высших классов. Хотя у предков круглоротых и пластиножаберных были бронированные головные уборы, которые выполняли в основном защитную функцию и, по-видимому, были настоящей костью, современные круглоротые имеют только эндоскелет или внутренний скелет из некальцинированного хряща, а пластиножаберники — скелет из кальцинированного хряща. Хотя жесткий эндоскелет выполняет очевидные поддерживающие функции тела у наземных позвоночных, сомнительно, чтобы кость давала какое-либо такое механическое преимущество костистым костистым рыбам, у которых она впервые появилась, поскольку в поддерживающей водной среде большая структурная жесткость не является существенной. для сохранения конфигурации тела. Акулы и скаты — превосходные примеры эффективности машиностроения, и их настойчивость с девонского периода свидетельствует о пригодности их бескостного эндоскелета.

У современных позвоночных настоящая кость встречается только у животных, способных контролировать осмотический и ионный состав своей внутренней жидкой среды. У морских беспозвоночных состав интерстициальной жидкости практически такой же, как и у окружающей морской воды. Ранние признаки регулируемости наблюдаются у круглоротых и пластиножаберных, но только на уровне или выше уровня настоящих костных рыб состав внутренних жидкостей организма становится постоянным. Механизмы, участвующие в этой регуляции, многочисленны и сложны и включают как почки, так и жабры. Пресные и морские воды богаты кальцием, но содержат только следы фосфатов; поскольку относительно высокие уровни фосфатов характерны для жидкостей организма высших позвоночных, представляется вероятным, что большой, легко доступный внутренний резервуар фосфатов должен обеспечивать значительную независимость костистых позвоночных от внешней среды. С появлением наземных форм не менее значимым стало наличие кальциевой регуляции. Наряду с почками и различными составными железами эндокринной системы кость способствует развитию гомеостаза внутренней жидкости — поддержанию постоянного химического состава.

Ваш комментарий будет первым

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *