Число инвалидов вследствие повреждений головного мозга к концу XX века достигло в России 2 млн, в США – 3 млн, а во всем мире – около 150 млн. [9]. Особое значение имеет травматизм у пожилых индивидуумов. Серьезную проблему составляет по-прежнему, развитие сосудистой патологии. В последнее время все большее значение приобретает оперативное лечение геморрагических инсультов [21]. Данная группа заболеваний также характерна для пациентов старше 50 лет. По данным Всемирной федерации неврологических обществ, ежегодно в мире регистрируется не менее 15 млн. инсультов [22]. В России частота инсультов – более 450 000 впервые выявленных инсультов в год.
Необходимость пластического замещения дефектов черепа в настоящее время признается всеми нейрохирургами. Выбор пластического материала для краниопластики, и хирургическая техника ее выполнения продолжают совершенствоваться. Проблема восстановления целостности черепа относится к нерешенным вопросам и требует продолжения исследований. В настоящее время не существует материала для краниопластики, отвечающего всем требованиям современной нейрохирургии.
Нами в результате работы показано, что «идеальный костный трансплантат» должен обладать набором из четырех основных свойств:
1. Остеопротекция.
2. Остеиндукция.
3. Остеокондукция.
4. Остеогенность [23].
Наиболее часто используемыми аллогенными материалами являются деминерализованная, и минерализованная лиофилизированная кость.
Аллогенная лиофилизированная кость представляет собой минерализованный костный имплантат, в процессе производства которого были удалены живые клетки, поэтому аллогенная лиофилизированная кость способствует регенерации посредством остеокондукции. Остеоиндуктивными свойствами обладает аллогенная деминерализованная лиофилизированная кость, которая является декальцифицированным аллоимплантатом. Остеогенный потенциал аллогенной деминерализованной лиофилизированной кости проявляется в результате высвобождения костных морфогенетических протеинов, обладающих способностью индуцировать формирование кости [19].
В настоящее время для устранения внутрикостных дефектов в качестве костных заменителей используют два типа полимеров. Один из них это полиметилметакрилат и полигидроксилэтилметакрилат, покрытые нерезорбируемым гидроксидом кальция. Такой материал называют HTR-полимером (hard tissue replacement – заместитель твердой ткани). Исследования не показывают 100 % регенерации кости после имплантации HTR-полимера в костные дефекты, частицы HTR-полимера были инкапсулированы соединительной тканью [24].
Биологически активными веществами являются костные морфогенетические протеины («РО-1», «ВМР-2», «ВМР-7», «rhOP-l», «GDF-5»). Разработка и применение материалов с содержанием костных морфогенетических протеинов (КМП) является наиболее перспективным направлением современных исследований в области костной регенерации.
Наиболее интенсивно развивающимся направлением в данной области являются исследования с различными видами кальций фосфатной керамики: трикальцийфосфатом, гидроксиапатитом и его композициями с коллагеном, сульфатированными гликозаминогликанами, хондроитин сульфатом, а также с сульфатом и фосфатом кальция [1].
Отличительной особенностью данных материалов является их биосовместимость с минерализованными тканями организма. При их применении не формируется соединительнотканной капсулы, а образуется прочная химическая связь с костью – «bone – bonding» [20].
Особый интерес представляют остеоиндуктивные материалы на основе костного коллагена, насыщенные гликозаминогликаны [20]. Пористо-ячеистая структура костного коллагена обеспечивает в дефекте не только поддержание объема за счет своих упруго-эластических качеств, но и оптимальную возможность для врастания в имплантат клеток соединительной ткани, развития сосудов и формирования кости [18]. По составу и свойствам современные биокомпозиты близки друг к другу и представляют деминерализованный или не деминерализованный костный коллаген, содержащий сульфатированные гликозаминогликаны в различных формах выпуска, в виде блоков, полосок, крошки [2].
Поиск носителей для клеток, выращенных в культурах, ведется давно [26]. Было покачано, что в качестве такого носителя может выступать ксенокость, предварительно обезжиренная и декальцинированная. Причем последние исследования показали, что при более высокой степени очистки ксенокости процент прикрепляющихся клеток увеличивается и при сравнительном анализе с натуральным костным минералом процент прикрепившихся клеток оказывается выше для органической ее части.
В условиях тяжелого повреждения кости, влекущего формирование значительного по протяженности дефекта органа, множественных и сочетанных переломов, собственных клеток с остеогенными потенциями может сохраняться недостаточно. Биотехнологические подходы к решению этой проблемы диктуют необходимость культивирования остеогенных клеток in vitro с последующей трансплантацией их в зону дефекта [23].
Отдельным этапом стало использование культивированных клеток скелетогенной мезенхимы человеческих плодов [28].
Особое значение имели использованные нами импланты из наноструктурированного титана (размер зерна 200 нм, прочность 1240 МПа, пластичность 11 %.), в форме дисков диаметром 5,1 ± 0,11 мм, толщиной 0,7 ± 0,11 мм, изготовленных в Уфимском государственном авиационном техническом университете при помощи разработанной авторами технологии. Поверхность дисков была подвергнута пескоструйной обработке порошком электрокорунда № 32 с размером частиц песка ≈ 300 мкм, после чего диски были промыты в струе воды и высушены.
На стерильные титановые диски наносили первый слой покрытия, который состоял из 10 % медицинского желатина и 10 % высокомолекулярного декстрана, растворенных в 50 мМ фосфатном буфере.
После этого диски высушивали в стерильных условиях обрабатывали 0,2 % раствором глутарового альдегида и снова высушивали. Затем наносили 2-й слой покрытия, состоящий из 10 % гидроксиапатита и 0,25 % коллагена.
Нами показано, что регенерация плоских костей черепа осуществлялась в полном объеме лишь при наличии подложки из наноимпланта, но наиболее показательно в группе с нанокомпозитом. В группе без использования подложки из наноимпланта полное восстановление целостности костей свода черепа не происходило.