Продукция

Как биодеградируют импланты

Процесс рассасывания имплантатов Биоретек Актива

Ориентированный полимер PLGA является очень прочным и твердым материалом. Также  он является подходящим сырьем для производства биодеградируемых имплантатов таких, как штифты, винты, пластины и другие.

Имплантаты Биоретек Актива производятся только из  PLGA материала. Благодаря характеристикам прочности ориентированных имплантатов они могут быть стерилизованы гамма-облучением. Гамма-облучение также позволяет обеспечить малый молекулярный вес имплантата, потому что в процессе стерилизации не происходит добавление  каких-либо примесей. Это приоритетно для контролируемого процесса рассасывания, который происходит примерно через два года в искусственных условиях.

Структура ориентированных имплантатов из PLGA материала обеспечивает их прочность, они не ломаются. Рассасывание имплантата в живом организме  приводит к образованию маленьких округлых частиц, напоминающих пыль, которые медленно исчезают, вызывая при этом, легкий воспалительный процесс.

Рассасывание имплантатов из  PLGA  материала

Начальные механические свойства имплантатов из PLGA материалов.

Не ориентированные имплантаты из PLGA  материала очень слабые и хрупкие, их легко сломать, изгибая.

Ориентированные имплантаты из PLGA  материала обладают высокой прочностью и твердостью. При комнатной температуре они пластичны, их можно изогнуть, что обеспечивает  безопасность в использовании.

Эффект самофиксации и  Авто Компрессии

После имплантации имплантаты Биоретек Актива увеличиваются в диаметре и уменьшаются в длине на 1-2% в течение первой недели после операции вследствие всасывания воды и релаксации ориентированной молекулярной структуры. Эти изменения в размерах эффективно фиксируют имплантат внутри отверстия и обеспечивают надежную фиксацию с костью.

0-6 Месяцев гидролиза в человеческом организме

Внешний вид продукта Актива – продукт прозрачен перед процессом гидролиза:

Внешний вид  Пина 3,2 перед процессом гидролиза

Рисунок 1. Внешний вид  Пина 3,2 перед процессом гидролиза

 

Тианен и соавторы сообщают о том, что изменений в структуре маленьких винтов, сделанных их  ориентированного PLGA 80L/20G,  в черепе кролика  через 2 недели не происходило. Наблюдался незначительный рост фибробластов, микро-васкуляризация, остеобластная активность на поверхности винта. Макрофаги были видны вокруг головки винта. (Рисунок 2)

Гистология винта диаметром 1,5 мм

Рисунок 2. Гистология винта диаметром 1,5 мм через 2 недели после имплантации в череп кролика

 

Абсорбируемая  вода начинает процесс гидролиза. Начало процесса гидролиза подтверждается уменьшением молекулярного веса имплантата и потери прочности имплантата. В искусственных условиях внешний вид имплантата меняется от прозрачного к беловатому, показывая тем самым рассасывание материала. (Рисунок 3). Через 6 месяцев гидролиза в искусственных условиях материал еще сохраняет свою однородность, но уже можно выявить крупные фрагменты.

: Внешний вид имплантата после гидролиза в течение 6 месяцев

Рисунок 3: Внешний вид имплантата после гидролиза в течение 6 месяцев


Тианен и соавторы сообщают о значительных изменениях в морфологии винтов, сделанных из 80L/20G, имплантированных в череп кролика после 24 недель. Винты находятся в состоянии фрагментов. Активность остеобластов наблюдалась на месте винта. Макрофаги находились вокруг фрагментов винта.  (Рисунок 4).

Гистология 1,5 мм продукта АктиваПин через 24 недели после имплантации в череп кролика

Рисунок 4 Гистология 1,5 мм продукта АктиваПин через 24 недели после имплантации в череп кролика

 

6-12 месяцев гидролиза в условиях искусственной среды и в условиях живого организма

Через 1 год гидролиза продукты Актива легко превращаются в пыль или гранулы, если на них надавить пальцем. (Рисунок 5).

Внешний вид Пина 3,2 через 1 год гидролиза.

Рисунок 5. Внешний вид Пина 3,2 через 1 год гидролиза

 

После того как имплантаты из ориентированного PLGA полимера теряют свою прочность, они начинают распадаться на маленькие фрагменты. Имплантаты не разламываются на большие острые части, как это может произойти с имплантатами, сделанными из неориентированного поли лактидного материала, что приводит к проблемам, как например повреждение осколками имплантата тканей.

Тианен и соавторы сообщают о наличии остатков фрагментов винта через год после имплантации винта в череп кролика. Место винта было почти полностью занято жировыми тканями, фиброзной тканью, макрофагами. Фрагменты новой костной ткани были замечены в области головки винта (Рисунок 6).

Гистология винта 1,5 мм через 52 недели после имплантации в череп кролика

Рисунок 6. Гистология винта 1,5 мм через 52 недели после имплантации в череп кролика. Еще находятся маленькие фрагменты от импланта, но большая часть уже замещена фиброзной тканью

 

1-2 года гидролиза в условиях искусственной среды и  в условиях живого организма

Через 2 года гидролиза в искусственных условиях только небольшое количество порошка-гранул остается от продуктов. (Рисунок 7).

Внешний вид Пина 3,2 после гидролиза в течение 2 лет.

Рисунок 7. Внешний вид Пина 3,2 после гидролиза в течение 2 лет

 

Тианен и соавторы сообщают, что имплантаты из ориентированного материала, введенные в череп кролика практически полностью рассосались через 1,5 года, хотя можно наблюдать (через микроскоп) некоторые вкрапления материала в клетках, но в межклеточном пространстве их нет. (Рисунок 8).

Landes и соавторы сообщают о полном распаде через 1 год винтов  и пластин из материала PLGA 85L/15G, использовавшихся в челюстно-лицевой хирургии. Они также сообщают о том, что место, где находился имплантат заполнилось через 2 года костной тканью на основании рентгенологического исследования [4][5]. Продукты Биоретек Актива сходны по материалу с описанными в исследовании Landles имплантатами. Однако процесс распада продуктов Биоретек Актива немного медленнее. Основное отличие заключается в технологии производства. Как и механические свойства, процесс рассасывания может быть скорректирован технологией производства.

Гистология винта 1,5 через 72 недели после имплантации в череп кролика

Рисунок 8. Гистология винта 1,5 через 72 недели после имплантации в череп кролика. Вместо головки винта четко визуализируется костная ткань

 

Данные, полученные о процессе распада имплантатов у пациентов

В течение нескольких лет у нас появились данные 3-х пациентов, которым были проведены повторные операции. Рисунок 9 показывает сравнительные данные молекулярной массы имплантатов Актива при рассасывании в искусственных условиях и в теле пациента.

 

Молекулярная масса – хороший показатель процесса рассасывания материала. Как можно увидеть из графика различие в показателях биодеградируемых имплантатов в искусственных условиях и в теле пациента очень незначительны. Конечно, мы не можем делать выводы, основываясь только на 3-х случаях.

Сравнительная характеристика молекулярной массы

Рисунок 9. Сравнительная характеристика молекулярной массы полученная при изучении имплантов invivo и invitro

 

Заключение

Имплантаты, сделанные из ориентированного PLGA  материала, рассасываются, превращаясь в маленькие шарообразные фрагменты (пыль), процесс распада сопровождается небольшим воспалительным процессом, который клинически протекает незаметно.

Окончательное рассасывание происходит через 1-2 года в условиях реального организма в зависимости от размера имплантата и индивидуальных особенностей пациента (особенности и состояние тканей вблизи зоны имплантации).

Рассасывание в теле человека судя по всему очень близко по показаниям тестов, проведенных  в искусственной среде.