Оценка острой системной и подострой токсичности нового сплава на основе никелида титана с добавлением серебра для замещения костных дефектов у детей



Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование: в настоящее время актуальной проблемой в медицине остается восстановление костной ткани, поврежденной в результате травм и оперативных вмешательств. Сочетание никелида титана (НТ) с серебром представляется перспективным в отношении снижения активности воспалительного процесса, скорейшей регенерации и восстановления функции поврежденной костной ткани.

Цель: определить возможную острую системную и подострую токсичность инновационного сплава никелида титана с серебром в эксперименте на лабораторных животных.

Методы: исследование острой системной токсичности проводили на белых беспородных мышах (17-23г). Надосадочную жидкость порошка сплава НТ с добавлением 0,5% серебра на водной основе вводили в хвостовую вену (n=10), на неводной – внутрибрюшинно (n=10), в объеме 50мл/кг. Соответствующая среда использовалась в качестве контроля (n=10). Для выявления подострой токсичности крысам линии Wistar (250-320г) подшивали образцы в мышцы бедра: трём опытным группам (n=10) - НТ с 0,3% серебра, 0,5% серебра и 0% серебра. Четвертая группа (n=10) - контрольная (моделирование раны без введения порошка). Через 28 дней животных выводили из эксперимента, проводили гематологические и биохимические исследования крови.

Результаты: после проведения теста по определению острой системной токсичности не было зарегистрировано гибели животных и неблагоприятных клинических признаков. Количество эритроцитов в крови опытных животных после внутримышечного введения НТ с добавлением 0,5% серебра было существенно выше, чем у контрольных крыс, оставаясь в пределах нормы для этого показателя. Умеренное снижение уровня тромбоцитов у животных, получавших НТ с 0,3% серебра, может быть связано с наличием противовоспалительной активности образца. Концентрация мочевины в крови животных после подшивания НТ с 0,5% серебра была существенно ниже, чем у контрольных животных (p=0,019), что может быть связано с увеличением концентрации серебра в сплаве и требует дальнейшего изучения.

Заключение: новые материалы на основе никелида титана с добавлением серебра не обладают острой системной и подострой токсичностью.

 

Ключевые слова: никелид титана, серебро, экспериментальные животные, токсичность.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Иван Иванович Гордиенко

Уральский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivan-gordienko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3157-4579
SPIN-код: 5368-0964
Scopus Author ID: 57198361838
ResearcherId: AEG-0529-2022

кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры детской хирургии

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Мария Николаевна Добринская

Уральский государственный медицинский университет

Email: maria-nd@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9208-9417

кандидат медицинских наук, доцент кафедры фармакологии и клинической фармакологии

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Сергей Михайлович Кутепов

Уральский государственный медицинский университет

Email: usma@usma.ru
ORCID iD: 0000-0002-3069-8150

член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель Института травматологии и ортопедии ЦНИЛ

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Надежда Владимировна Изможерова

Уральский государственный медицинский университет

Email: nadezhda_izm@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7826-9657

доктор медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой фармакологии и клинической фармакологии

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Екатерина Сергеевна Марченко

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: 89138641814@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4615-5270

доктор физико-математических наук, доцент, заведующий лабораторией медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы

Россия

Ирина Петровна Антропова

Уральский государственный медицинский университет

Email: aip.hemolab@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9957-2505

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института травматологии и ортопедии ЦНИЛ

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Лариса Георгиевна Полушина

Уральский государственный медицинский университет

Email: polushina-larisa@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-4921-7222

кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник ЦНИЛ

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Леонид Петрович Ларионов

Уральский государственный медицинский университет

Email: leonid-larionov@mail.ru

доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры фармакологии и клинической фармакологии

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Наталья Александровна Цап

Уральский государственный медицинский университет

Email: tsapna-ekat@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-9050-3629

доктор медицинских наук, профессор, заслуженный врач Российской Федерации, заведующий кафедрой детской хирургии

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Степан Петрович Чёрный

Уральский государственный медицинский университет

Email: stechernyy@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-0129-1244
SPIN-код: 2453-9105
Scopus Author ID: 1254222

ассистент кафедры детской хирургии, аспирант кафедры детской хирургии

Россия, 620028, Российская Федерация, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.

Список литературы

  1. Shamanaeva L, Diachkova E, Petruk P, Polyakov K, Cherkesov I, Ivanov S. Titanium nickelide in midface fractures treatment. J. Funct.Biomater. 2020;11(3):52. DOI: https://doi.org/10.3390/jfb11030052.
  2. Miličić LM, Majerič P, Lazić V, Milašin J, Jakšić M, Trišić D, Radović K. Experimental investigation of the biofunctional properties of Nickel–titanium alloys depending on the type of production. Molecules. 2022;27(6):1960. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27061960.
  3. Fadlallah SA, El-Bagoury N, Sanaa MF, El-Rab SMFG, Ahmed RA, El-Ousamii G. An overview of NiTi shape memory alloy: Corrosion resistance and antibacterial inhibition for dental application. Journal of Alloys and Compounds. 2014;583:455-464. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.08.029.
  4. Naujokat H, Gökkaya AI, Açil Y, Loger K, Klüter T, Fuchs S, Wiltfang J. In vivo biocompatibility evaluation of 3D-printed nickel–titanium fabricated byselective laser melting. J Mater Sci Mater Med. 2022;33(2):13. doi: 10.1007/s10856-022-06641-y.
  5. Rana M. Three-dimensional planning and computer-assisted surgery in craniofacial reconstruction. Int J Oral Maxillofac Surg. 2017;46:44. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijom.2017.02.165.
  6. Kanno T, Sukegawa S, Furuki Y, Nariai Y, Sekine J. Overview of innovative advances in bioresorbable plate systems for oral and maxillofacial surgery. Jpn Dent Sci Rev. 2018;54:127–38. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jdsr.2018.03.003.
  7. Zheravin AA, Gyunter VE,Anisenya II, Garbukov EY, Zhamgaryan GS, Bogoutdinova AV. Reconstruction of the chest wall using titanium nickelid forcancerpatients. Siberian Journal of Oncology. 2015;(3):31-38. (In Russ.) DOI:10. 22. 10.17116/onkolog20211002122.
  8. Aihara H, Zider J, Fanton G, Duerig T. Combustion synthesis porous nitinol for biomedical applications. Int J Biomater. 2019;2019:4307461. doi: 10.1155/2019/4307461.
  9. Ayers RA, Simske SJ, Bateman T, Petkus A, Sachdeva R, Gyunter V. Effect of nitinol implant porosity on cranial bone ingrowth and apposition after 6 weeks. J Biomed Mater Res: Off J Soc Biomater, Jpn Soc Biomater, Aust Soc Biomater. 1999;45:42–7. DOI:https://doi.org/10.1002/(sici)1097-4636(199904)45:1<42::aid-jbm6>3.0.co;2-q.
  10. Oliver JN, Su Y, Lu X, Kuo P, Du J, Zhu D. Bioactive glass coatings on metallic implants for biomedical applications. Bioact Mater. 2019;4:261–70. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2019.09.002.
  11. Марченко Е.С., Гордиенко И.И., Козулин А.А., Байгонакова Г.А., Борисов С.А., Гарин А.С., Черный С.П., Чойнзонов Е.Л., Кульбакин Д.Е. Исследование биосовместимости пористых 3D-TiNi имплантатов в условиях in vivo. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2024;39(1):184–193. DOI:https://doi.org/10.29001/2073-8552-2024-39-1- 184-193.
  12. Marchenko, E.S., Dubovikov, K.M., Baigonakova, G.A., Gordienko, I.I., Volinsky, A.A. Surface Structure and Properties of Hydroxyapatite Coatings on NiTi Substrates. Coatings. 2023;13, 722. (In Russ.) DOI:https://doi.org/10.3390/ coatings13040722.
  13. Marchenko, E.S., Baigonakova, G.A., Dubovikov, K.M., Kokorev, O.V., Gordienko, I.I., Chudinova, E.A. Properties of Coatings Based on Calcium Phosphate and Their Effect on Cytocompatibility and Bioactivity of Titanium Nickelide. Materials. 2023;16, 2581. DOI:https://doi.org/10.3390/ ma16072581.
  14. Guo M, Qi B, Li J, Shi X, Ni H, Ren J et al. Mechanical properties evaluation of metacarpophalangeal joint prosthesis with new titanium-nickel memory alloy: a cadaver study. BMC Musculoskeletal Disorders. 2023;24(1):738. DOI: https://doi.org/10.1186/s12891-023-06859-z.
  15. Chekotu JC, Groarke R, O’Toole K, Brabazon D. Advances in selective laser melting of nitinol shape memory alloy part production. Materials. 2019;12:809. DOI: https://doi.org/10.3390/ma12050809.
  16. Simske S, Sachdeva R. Cranial bone apposition and ingrowth in a porous nickel–titanium implant. J Biomed Mater Res. 1995;29:527–33. DOI: https://doi.org/10.1002/jbm.820290413.
  17. Kujala S, Ryhänen J, Danilov A, Tuukkanen J. Effect of porosity on the osteointegration and bone ingrowth of a weight-bearing nickel–titanium bone graft substitute. Biomaterials. 2003;24:4691–7. DOI: https://doi.org/10.1016/s0142-9612(03)00359-4.
  18. Klopfleisch R, Jung F. The pathology of the foreign body reaction against biomaterials. J Biomed Mater Res A. 2017;105:927–40. doi: DOI: https://doi.org/10.1002/jbm.a.35958.
  19. Trindade R, Albrektsson T, Tengvall P, Wennerberg A. Foreign body reaction to biomaterials: on mechanisms for buildup and breakdown of osseointegration. Clinimplant Dent Relat Res. 2016;18:192–203. DOI: https://doi.org/10.1111/cid.12274.
  20. 20. Anderson JM, Rodriguez A, Chang DT. Foreign body reaction to biomaterials. Semin Immunol. 2008; 20:86–100. DOI:https://doi.org/10.1016/j.smim.2007.11.004.
  21. Nisar P, Ali N, Rahman L, Ali M, Shinwari ZK. Antimicrobial activities of biologically synthesized metal nanoparticles: An insight into the mechanism of action. J. Biol. Inorg. Chem. 2019;24:919–921. DOI: https://doi.org/10.1007/s00775-019-01717-7.
  22. Pant B, Pokharel P, Tiwari AP, Saud PS, Park M, Ghouri ZK, Choi S, Park SJ, Kim HY. Characterization and antibacterial properties of aminophenol grafted and Ag NPs decorated graphene nanocomposites. Ceram. Int. 2015;41:5656–5662. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.12.150.
  23. Xu WP, Zhang LC, Li JP, Lu Y, Li HH, Ma YN et al. Facile synthesis of silver@ graphene oxide nanocomposites and their enhanced antibacterial properties. J. Mater. Chem. 2011;21:4593–4597. doi: 10.1039/c0jm03376f.
  24. Bai RG, Muthoosamy K, Shipton FN, Pandikumar A, Rameshkumar P, Huang NM, Manickam S. The biogenic synthesis of a reduced graphene oxide–silver (RGO–Ag) nanocomposite and its dual applications as an antibacterial agent and cancer biomarker sensor. RSC Adv. 2016;6:36576–36587. doi: 10.1039/c6ra02928k.
  25. Sedki M, Mohamed MB, Fawzy M, Abdelrehim DA, Abdel-Mottaleb MM. Phytosynthesis of silver–reduced graphene oxide (Ag–RGO) nanocomposite with an enhanced antibacterial effect using potamogeton pectinatus extract. RSC Adv. 2015;5:17358–17365. doi: 10.1039/C4RA13117G.
  26. Kumar S. Spreading and orientation of silver nano-drops over a flat graphene substrate: An atomistic investigation. Carbon. 2018;138:26–41. doi: 10.1016/j.carbon.2018.05.057.
  27. Ko YC, Fang HY, Chen DH. Fabrication of Ag/ZnO/reduced graphene oxide nanocomposite for SERS detection and multiway killing of bacteria. J. Alloy Compd. 2017;695:1145–1153. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.10.241.
  28. Борисов С.А., Гордиенко И.И., Цап Н.А., Байгонакова Г.А., Марченко Е.С., Лариков В.А. Антибактериальная активность и биосовместимость аугментов из никелида титана с добавлением наночастиц серебра для костной пластики. Российский вестник детской хирургии, анестезиологии и реаниматологии. 2024;Т. 14, № 1. С. 21–31. DOI:https://doi.org/10.17816/psaic1566
  29. Baigonakova G.A., Marchenko E.S., Gordienko I.I., Larikov V.A., Volinsky A.A., Prokopchuk A.O. Biocompatibility and Antibacterial Properties of NiTiAg Porous Alloys for Bone Implants. ACS Omega. 2024;9 (24), 25638-25645. doi: 10.1021/acsomega.3c08163.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Гордиенко И.И., Добринская М.Н., Кутепов С.М., Изможерова Н.В., Марченко Е.С., Антропова И.П., Полушина Л.Г., Ларионов Л.П., Цап Н.А., Чёрный С.П.,

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах