Вплив природного гідроксилапатиту і β-трикальційфосфату на динаміку змін механічних властивостей в експериментальному дефекті компактної кісткової тканини

Abstract

Мета: встановити і порівняти вплив природного гідроксилапатиту і β-трикальційфосфату на біомеханічну динаміку загоєння експериментального дефекту компактної кісткової тканини. Методи: експеримент проведений на 48 білих щурах-самцях. У середній третині діафізу стегнової кістки відтворювали дірчастий дефект діаметром 2,5 мм до кістковомозкового каналу, який у тварин першої групи заповнювали остеопластичним матеріалом «Cerabone®» (гідроксилапатит), а у тварин другої «Сalc-i-oss®» (β-трикальційфосфат). Фрагменти травмованих кісток досліджували на 15, 30, 60 і 120-ту добу методом динамічного мікроіндентування з визначенням мікротвердості і модуля Юнга ділянки імплантації остеопластичних матеріалів і прилеглої до неї материнської кістки. Результати: установлено, що на 15-ту добу експерименту мікротвердість і модуль Юнга ділянки дефекту були переважно обумовлені біомеханічними властивостями імплантованих у його порожнину остеопластичних матеріалів («Cerabone®», «Сalc-i-oss®») і значно перевищували аналогічні показники материнської кістки. Надалі мікротвердість і модуль Юнга ділянки імплантації «Calc-i-oss®» поступово зменшувалися і на 60-ту добу експерименту стали меншими, ніж у материнської кістки, а на 120-ту добу зросли і зрівнялися з аналогічними показниками материнської кістки. Мікротвердість і модуль Юнга ділянки імплантації «Cerabone®» впродовж усього терміну експерименту були незмінними, значно більшими, ніж у прилеглої материнської кістки і у ділянці імплантації «Calc-i-oss®». Остеопластичний матеріал «Calc-i-oss®» за 4 місяці експерименту з біомеханічної точки зору сприяє повному загоєнню дефекту компактної кісткової тканини, а «Cerabone®» забезпечує стабільність об'єму дефекту завдяки відсутності помітних біомеханічних ознак резорбції остеопластичного матеріалу і його заміни тканиноспецифічними структурами регенерату.

Цель: установить и сравнить влияние природного гидроксилапатита и β-трикальцийфосфата на биомеханическую динамику заживления экспериментального дефекта компактной костной ткани. Методы: эксперимент, проведеный на 48 белых крысах-самцах. В средней трети диафиза бедренной кости воспроизводили дырчатый дефект диаметром 2,5 мм до костномозгового канала, который у животных первой группы заполняли остеопластическим материалом «Cerabone®» (гидроксилапатит), а у животных второй «Сalc-i-oss®» (β-трикальцийфосфат). Фрагменты травмированных костей исследовали на 15-е, 30-е, 60-е и 120-е сутки методом динамического микроиндентирования с определением микротвердости и модуля Юнга области имплантации остеопластических материалов и прилегающей к ней материнской кости. Результаты: установлено, что на 15-е сутки эксперимента микротвердость и модуль Юнга области дефекта были преимущественно обусловлены биомеханическими свойствами имплантированных в его полость остеопластических материалов («Cerabone®», «Сalc-i-oss®») и значительно превышали аналогичные показатели материнской кости. В дальнейшем микротвердость и модуль Юнга области имплантации «Calc-i-oss®» постепенно уменьшались и на 60-е сутки эксперимента стали меньше, чем в материнской кости, а на 120-е сутки возросли и сравнялись с аналогичными показателями материнской кости. Микротвердость и модуль Юнга области имплантации «Cerabone®» на протяжении всего срока эксперимента были неизменными, значительно большими, чем в прилегающей материнской кости и в области имплантации «Calc-i-oss®». Остеопластический материал «Calc-i-oss®» за 4 месяца эксперимента с биомеханической точки зрения способствует полному заживлению дефекта компактной костной ткани, а «Cerabone®» обеспечивает стабильность объема дефекта вследствие отсутствия заметных биомеханических признаков резорбции остеопластического материала и его замены тканеспецифическими структурами регенерата.

Purpose: to establish and compare the influence of natural hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate on the biomechanical dynamics of healing of experimental defect of the compact bone tissue. Methods: the experiment was held on 48 white male rats. In the middle third of the diaphysis of the femur there was reproduced the perforated defect with a diameter of 2.5 mm to medullar channel, which in the animals of the first group was filled with the osteoplastic material «Cerabone®» (hydroxyapatite), and in the animals of the second - with «Сalc-i-oss®» (β-tricalcium phosphate). The fragments of injured bones were examined at the 15th, 30th, 60th and 120th day by the method of dynamic microindentation with determining of the microhardness and Young's modulus of the site of implantation of osteoplastic material and the adjacent to it parent bone. Results: it was established that on the 15th day of the experiment, the microhardness and Young's modulus of the site of the defect were mainly due to the biomechanical properties of implanted into its cavity osteoplastic materials («Cerabone®», «Сalc-i-oss®») and were significantly higher than in the maternal bones. Further, the microhardness and Young's modulus of the site of implantation of «Calc-i-oss®» gradually decreased and on the 60th day of the experiment were lower than in the maternal bone, and on the 120th day increased and equalized with the identical indexes of the maternal bone. Microhardness and Young's modulus of the site of implantation of «Cerabone®» for the entire duration of the experiment were unchanged, significantly higher than in the adjacent maternal bone and in the area of implantation of «Calc-i-oss®». Osteoplastic material «Calc-i-oss®» for 4 months of the experiment from a biomechanical point of view contributes to the complete healing of the defect compact bone tissue, "Cerabone®" ensures the stability of the volume of the defect due to the absence of noticeable biomechanical signs of resorption of osteoplastic material and its replacement by tissue-specific structures of the regenerate.