Костный заменитель, этапы эволюции

Иногда, в результате проведения хирургических операций либо травм в костной ткани возникают пустоты и трещины. Успешное восстановление утраченных объемов костной ткани является сложной задачей научной и практической медицины. Разработка технологии восстановления костной ткани шла одновременно с развитием самих костнозамещающих материалов. Как формулируется сама задача? В костную ткань должен быть подсажен материал, который сначала заместит костные пустоты, затем, резорбируя (уходя), будет способствовать росту собственной ткани. Основная трудность при создании таких материалов заключается в том, что скорость резорбции должна быть одинаковой со скоростью роста новой костной ткани. Как это сделать, ведь скорость роста костной ткани у всех разная? Если начать с конца, то нужно констатировать, что создание такого идеального материала еще не наступило. Но на пути поиска сделано много открытий, позволяющих в той или иной степени решать поставленную задачу.

Коротко расскажем о том, в каком направлении шли разработки

Первым поколением костнозамещающих материалов было использование аутогенной (собственной) кости пациента. Участок кости, обычно подвздошной, реберной или малоберцовой «подсаживался» к месту дефекта. Такой способ имеет очень важные преимущества, за счет чего, кстати, и сегодня считается «золотым стандартом» - это полное иммунологическое и гистологическое соответствие отобранной костной ткани и ткани реципиентного ложе ( область пересадки) и, соответственно, оптимальная выраженность биодинамических свойств (скорость замещения). Недостатками метода являются необходимость дополнительной операции для взятия замещающего материала и ограниченный объем самого материала.

Предпосылками появлении второго поколения костнозамещающих материалов было появление новых технологий консервации аллогенной (в трансплантологии - относящийся к другой особи того же биологического вида) костной ткани. Костная ткань трупов обрабатывалась различными способами и помещалась до использования в специальные хранилища. Преимуществами таких препаратов были сходное строение и состав с костной тканью реципиентного ложе, выраженная остеокондукция (способность стимулировать вокруг себя остеогенез – рост того, что может превратиться в костную ткань), значительная остеопротекция (способность выдерживать механическую нагрузку), определенная остеоиндукция (способность быть проводником для роста собственной ткани – матрицей). Недостатками этого поколения материалов являются правовые и этические вопросы заготовки материала, короткий срок хранения, необходимость контроля и невозможность стандартизации состава материала.

Предпосылками появления третьего поколения костнозамещающих материалов было появление новых технологий синтеза химических компонентов – аналогов костного межклеточного матрикса. Особенно отмечаются материалы на основе рекомбинантных белковых продуктов. Достоинством этих материалов явилась возможность серийного производства ввиду стандартизированного строения и выраженная остеокондукция. Недостатками материалов явились короткоживучесть белковых соединений и недостаточная остеоиндукция. Материалы этого поколения на основе рекомбинантных белковых продуктов больше работают в условиях экспитимента, нежели реальной практики. На основе других синтезированных препаратов создано много костнозамещающих материалов, хотя и не в полной мере отвечающим поставленной задаче.

Предпосылками появления четвертого поколения костнозамещающих материалов, называемых тканеинженерными эквивалентами кости, стало понимание необходимости включения в материалы остеогенных («живых» )клеток одновременно с развитием технологий получения, культивирования и хранения клеточных культур, а также необходимость повышения остеоиндукционных свойств материалов. Остеогенные клетки можно получить из разных источников, например, из костного мозга, жировой ткани, пульпы молочных зубов. Экспериментальные изделия медицинского назначения четвертого поколения представляют собой носитель из материала второго-третьего поколения и культур клеток, способных к делению в остеобластическом ( клетки –строители) пространстве – остеогенных клеток. Недостаток этого поколения – необходимость реализации высокозатратного и нетехнологичного для массового производства клеточного сервиса. Даже гиганты мировой медицинской индустрии не смогли довести препараты этого поколения до стадии клинического использования.

Разработки последнего на сегодняшний день, пятого поколения костнозамещающих материалов – индукционных костнопластических материалов, началась с появлением новых инструментов в рамках генных технологий. Материалы пятого поколения содержат кодирующие ДНК для работы в реципиентном ложе, обеспечивая остеогенез и ангиогенез (рост сосудов). На сегодня в России существует единственный препарат этого поколения –это высокоочищенная сверхскрученная плазма для ангиогенеза. В остальном, ведутся экспериментальныне работы в этом очень перспективном направлении.