Автореферат и диссертация по медицине (14.01.17) на тему:ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ НОВОГО ШОВНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ПОЛИОКСИАЛКАНОАТОВ

4851829

Василеня Екатерина Сергеевна

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ НОВОГО ШОВНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ПОЛИОКСИАЛКАНОАТОВ

14.01.17 - хирургия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 8 ИЮЛ 2011

Красноярск - 2011

4851829

Работа выполнена на кафедре общей хирургии ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации; на кафедре медицинской биологии ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет».

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Винник Юрий Семенович

Научный консультант:

доктор биологических наук Шишацкая Екатерина Игоревна

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Попов Виктор Олегович доктор медицинских наук, профессор Петрушко Станислав Иванович

Ведущая организация:

ГОУ ВПО "Сибирский государственный медицинский университет"

Защита диссертации состоится «_»_2011 г. в _

часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.208.037.02 при ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (660022, Россия, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1; тел. 8-391-220-13-95)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (660022, Россия, г. Красноярск, улица Партизана Железняка, 1).

Автореферат разослан «_»_

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 208.037.02, кандидат мед. наук, доцент

2011 г.

Кочетова Л.В.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования.

Проблема поиска и разработки новых полимеров для создания «идеального» шовного материала до настоящего времени не утратила своей актуальности (Е.М. Мохов с соавт., 2000 г., В.М. Буянов с соавт., 2000 г., А.Н. Сергеев, 2004 г., А.Н. Сергеев, Е.М. Мохов с соавт., 2009 г., Д.Н. Бонцевич, 2005 г.).

В последние десятилетия синтезировано множество новых синтетических волокон и нитей на основе полиамидов, полиэфиров, полиолефинов и других полимеров, характеризующихся высокой прочностью, эластичностью и стойкостью к инфекции (С.А. Гордеев с соавт., 2005 г., Т.Г. Волова с соавт., 2006 г., А. Н. Сергеев, Е. М. Мохов с соавт., 2009 г., М.И. Кузин с соавт., 1990 г, В.Т. Сторожук с соавт., 1991 г.).

Основной функцией любого хирургического шва является обеспечение достаточно плотного, герметичного и надежного соединения ушиваемых тканей и удержание их в фиксированном положении с постоянной компрессией в течение всех этапов заживления раны, включая послеоперационный отек (Д. Н. Бонцевич, 2005 г., А.Н. Сергеев, 2004 г., А.Н. Сергеев, Е.М. Мохов с соавт., 2009 г., В. М. Буянов, 1983 г.). Это предопределяет особые требования к прочности и эластичности шовных материалов, способности надежно фиксироваться хирургическим узлом. Вместе с тем, шовный материал должен быть биосовместимым, атравматичным, не иметь капиллярности и фитильности, сохранять свои свойства при стерилизации и в процессе хранения (Д. Н. Бонцевич, 2005 г., А.Н. Сергеев, 2004 г.).

Прогресс в хирургии желудочно-кишечного тракта, связанный с применением новых мощных антибактериальных препаратов, новых шовных материалов, аппаратного формирования межкишечных анастомозов, к сожалению, не решил проблемы несостоятельности швов (Г.П.Прохоров с соавт., 2008 г.).

Восстановление непрерывности и заживление анастомоза зависит от вида шовного материала и его массы, погруженной в ткани. Защитная реакция организма на шовный материал, как на инородное тело,> направлена на отторжение лигатур в просвет полого органа, что сопровождается развитием эрозий, или организация их по линии соусть'я

соединительной тканью. Этот процесс заживления длительный, представляет собой воспалительную реакцию и определяет непосредственный исход сформированного соустья, а в отдаленном периоде - его функциональное состояние. Многие авторы подчеркивают, что наиболее выраженная реакция как отторжения, так и организации лигатур происходит на нерассасывающийся шовный материал. Все это оправдывает стремление хирургов к применению биодеградируемых нитей, обладающих очевидными преимуществами (В.Н.Репин с соавт., 2009 г.).

Для рассасывающихся нитей характеристиками первостепенной важности являются сохранение прочности до формирования надежного и герметичного рубца, а затем быстрое удаление полимера и продуктов его биодеструкции из организма (Т. Ф. Чхиквадзе с соавт., 1990 г.).

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в биотехнологии, пока не удалось создать материалы, полностью совместимые с живым организмом (В. П. Сергеев, Е. П. Плыгань с соавт., 2001 г., А. Н. Сергеев, 2004 г., А.Н. Сергеев, Е.М. Мохов с соавт., 2009 г.). Основным фактором, сдерживающим широкое применение остро востребованных биоразрушаемых полимеров, является небогатый ассортимент последних, а также вопросы регулируемости процессов их функционирования и деструкции в тканях (С.А. Гордеев с соавт., 2006 г.).

Открытие и изучение полигидроксиалканоатов (ПГА) - полиэфиров микробиологического происхождения, явилось значимым событием в биотехнологии новых материалов (Т.Г. Волова с соавт., 2003 г., Е.И. Шишацкая, 2006 г., Е.И. Шишацкая с соавт., 2001 г.,В.В. Шадрин В.В. с соавт., 2001 г., В.П. Сергеев с соавт., 2001 г.). Исследование ПГА активно проводится всеми развитыми странами, однако многие ключевые вопросы биотехнологии и материаловедения ПГА остаются открытыми (Т.Г. Волова с соавт., 2005 г., Т. Г. Волова с соавт., 2006 г., С.П. Вялов с соавт., 1999 г.).

Разработанный в ИБФ СО РАН способ получения высокоочищенных образцов ПГА, создание на его основе нового биодеградируемого хирургического шовного материала, обеспечили возможность проведения данного исследования.

Цель исследования: экспериментальное обоснование метода использования шовного материала на основе ПГА для ушивания мышечно-

фасциальных ран и формирования кишечных анастомозов и внедрение его в клиническую практику.

Задачи исследования:

1. Изучить физико-химические свойства, особенности биодеградации и прочностные характеристики моножильных нитей из ПГА in vitro и in vivo;

2. В эксперименте исследовать особенности местной макрофагапьной реакции на хирургическую нить из ПГА после ушивания мышечно-фасциальных ран в динамике и провести сравнение с нитями викрил икапрофил;

3. С помощью иммуногистохимических методов оценить степень активности процессов ангиогенеза (развитие сосудистой сети, динамику VEGF) при использовании различных рассасывающихся хирургических нитей для ушивания мышечно-фасциальных ран в хроническом эксперименте;

4. Экспериментально обосновать пригодность шовного материала из ПГА для формирования гастроэнтероанастомозов, холецистоэнтероанастомозов и энтероэнтероанастомозов;

5. Оценить клинические результаты применения хирургических нитей из ПГА в абдоминальной хирургии (ушивания передней брюшной стенки).

Научная новизна исследования:

Исследованы физико-химические свойства, закономерности биодеструкции и прочностные характеристики моножильных волокон из сополимера ЗПГБ/ЗПГВ с включением гидроксивалерата (3-ГВ) от 5 до 25 мол. %.

Изучены особенности местной тканевой реакции организма экспериментальных животных, в частности, макрофагапьной реакции и активности процессов локального ангиогенеза на различные виды шовных нитей, наиболее часто используемых в клинической практике: комбинированные нити, содержащие волокна из сополимера лактида и гликолида («Викрил»), нити «Капрофил», а также на мононити из ПГА, разработанные в рамках настоящего исследования.

Экспериментально обоснована возможность использования нити из ПГА для формирования кишечных анастомозов, произведена

сравнительная оценка выраженности спаечного процесса в брюшной полости в зависимости от вида шовного материала.

Впервые в клинической практике использован шовный материал из ПГА для ушивания послеоперационных ран передней брюшной стенки.

Практическая значимость работы: На основании экспериментальных исследований получены новые данные о выраженности макрофагальной реакции, возникающей в тканях организма на разные виды шовного материала, а также изучена и количественно оценена активность процессов локального ангиогенеза.

В эксперименте доказаны преимущества мононити из ПГА для наложения различных видов межкишечных анастомозов, в частности, энтероэнтеро-, гастроэнтеро- и холецистоэнтероанастомозов.

Внедрен в клиническую практику новый шовный материал на основе полигидроксиалканоатов, получены положительные результаты при использовании последнего для ушивания кожных послеоперационных ран передней брюшной стенки.

Реализация результатов исследования.

Предложенный новый биодеградируемый шовный материал на основе полигидроксиалканоатов используется в работе хирургических отделений МУЗ ГКБ№7 для ушивания кожных послеоперационных ран передней брюшной стенки.

Апробация работы.

Основные положения работы представлены на: Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука - третье тысячелетие», г. Красноярск, 2007 г.; Международной конференции Fundamental and applied researches in medicine and biology, ОАЭ, Дубай, 2008 г.; Конференции молодых ученых им. акад. Б.С.Гракова «Актуальные вопросы медицины и новые технологии-2008», г. Красноярск, 2008 г.; Международной конференции, посвященной фундаментальным проблемам медицины и биологии г. Красноярск, 2008 г.; Российской научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной хирургии», посвященной 60-летию со дня рождения профессора Юрия Семеновича Винника, г. Красноярск, 2008 г.; Юбилейном заседании Красноярского краевого научно-практического общества хирургов, посвященного 100-летию со дня рождения проф. A.M. Дыхно, г. Красноярск, 2009 г.; III Сибирском конгрессе с международным

участием «Человек и лекарство», г. Красноярск, 2009 г.; конференции молодых ученых им. акад. Б.С. Гракова «Актуальные вопросы медицины и новые технологии», г. Красноярск, 2009 г.; заседании Красноярского краевого научно-практического общества хирургов, г. Красноярск, 2010 г.; 74-й итоговой студенческой научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.М. Дыхно, г. Красноярск, 2010 г.; VI Сибирском промышленном форуме, г. Красноярск, 2011 г.; Юбилейной 75-й итоговой студенческой научно-практической конференции имени академика Б.С.Гракова, г. Красноярск, 2011 г.; международном научном семинаре с молодежной школой «Биотехнология новых материалов и окружающая среда», г. Красноярск, 2011 г.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Биодеградация нитей из ПГА при имплантации в мышечную ткань происходит медленно и через 180 суток составляет 25% от исходной массы. Экспериментальные монофиламентные волокна, изготовленные из сополимера 3-гидрокисбутирата и 3-ги дроксивалерата, к концу периода наблюдения сохраняют прочность на уровне 65-70 % от исходной величины и прочностные характеристики вне зависимости от способа стерилизации.

2. В месте наложения швов на мышечно-фасциальные раны с помощью нити из ПГА формируется зона разрастающейся фиброретикулярной ткани с минимальной лимфогистиоцитарной инфильтрацией, без признаков диффузного коллагенообразования.

3. Межгрупповое сопоставление уровня экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (УЕОБ) свидетельствует о его большем уровне при использовании шовного материала из ПГА.

4. Биодеградируемая мононить на основе ПГА обладает высокой биосовместимостью, и может быть использована в качестве шовного материала при наложении межкишечных анастомозов и ушивании мышечно-фасциальных ран.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 1 -в международной печати, 3 - в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов ВАК РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 163 страницах машинописи и состоит из введения, 6 глав собственных исследований, обсуждения результатов и заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы. В начале диссертации приводится список сокращений, используемых в работе. Библиография включает 182 источника, из них 118 - на русском и 62 - на иностранных языках. Текст иллюстрирован 60 рисунками и 18 таблицами.

Работа выполнена в экспериментальной лаборатории на кафедре общей хирургии Красноярского государственного медицинского университета имени проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого; на базе I и II хирургических отделений МУЗ ГКБ №7 г. Красноярска, Дорожной больницы на ст. Красноярск, совместно с Институтом биофизики СО РАН и Сибирским федеральным университетом.

Материалы и методы.

Работа выполнена в экспериментальной лаборатории кафедры общей хирургии, а также на базе I, II хирургических отделений МУЗ ГКБ№7, I хирургического отделения НУЗ «Дорожная больница на ст. Красноярск» в период с 2007 по 2011 гг.

Исследования проведены при поддержке гранта Президента РФ (№ МК 6025.2008.7); гранта КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого (2009 г., конкурс А); программы Президиума РАН «Фундаментальные науки-медицине» (проекты №№ 12.11, 20.11); мега-проекта "Биотехнологии новых биоматераилов" по Пост.Правительствра РФ № 220 от 9 апреля 2010 (Договор № № 11.G34.31.0013)

Дизайн исследования одобрен локальным этическим комитетом ГОУ ВПО «КрасГМУ им. профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения и социального развития РФ.

Экспериментальная часть работы состояла из трех фрагментов. Задачей первого фрагмента исследования было изучение физико-химических свойств и прочностных характеристик моножильных волокон из ПГА in vitro. Целью второго фрагмента было исследование изменений, возникающих в мышечной ткани при использовании шовного материала на основе ПГА в сравнении с синтетическими аналогами, которые широко используются в клинической практике - викрилом и капрофилом. В третьей части экспериментальных исследований нами изучена

возможность использования нитей ПГА для наложения межкишечных анастомозов разных типов.

Клиническая часть исследования содержит результаты наблюдений 12 пациентов после ушивания кожных послеоперационных ран передней брюшной стенки, которым были выполнены оперативные вмешательства по поводу острого аппендицита, капькулезного холецистита, паховой грыжи.

Исследованы экспериментальные образцы ПГА, полученные в лаборатории Биотехнологии новых биоматериалов Сибирского Федерального университета с использованием лабораторного автоматизированного комплекса BioFlo (New Brunswek, США): гомополимер 3-гидроксимасляной кислоты на опытном производстве, созданном и функционирующим при Институте биофизики СО РАН. Опытное производство имеет Гигиенический сертификат Главной санитарной службы РФ соответствия условий производству материалов для медицины (№ 24.49.05.000.М.007682.01.05 от 24.01.2005 г).

а б

Рис. 1. Внешний вид монофиламентных ориентированных волокон, полученных экструзией из расплава З-ПГБ/З-ПГВ: диаметр 0.1 мм; а- натуральные размеры; б - увеличение в 4 раза.

Моножильный шовный материал получен с использованием лабораторного мини-эктсрудера фирмы ВгаЬепс1ег, Германия, по разработанной технологии (Т.Г.Волова с соавт., 2006). Зарегистрированная торговая марка ПГА и изделий из него, получаемые в Институте биофизики СО РАН - Биопластотан (Торговая марка «БИОПЛАСТОТАН». Регистрационное свидетельство № 315652 Федерального института патентной экспертизы по заявке № 2006703271/50, приоритет от 15.02.2006. Классы МКТУ: 01, 05,10).

Рентгеноструктурный анализ и определение степени кристалличности сополимера выполнены на рентгеноспектрометре D8 ADVANCE фирмы «Bruker» (Германия) (графитовый монохроматор на отраженном пучке); степень кристалличности (Сх) составила 60%.

Молекулярная масса исходного сополимера и после экструдирования регистрируется системой гель-проникающей хроматографии «Waters Alliance GPC 2000 Series» фирмы «Waters» (США) с набором полистериновых стандартов (Sigma); средневесовая молекулярная масса полимера (МЕ) составила 1218 ± 35 кДа.

Температура плавления образца определена на дериватографе СТА -STA 449 Jupiter фирмы NETZSCH (Германия) и составила 168 "С.

Биодеградацию образцов полимерных изделий из ПГА изучали in vivo, используя диффузионные камеры и при непосредственной имплантации нитей в мышечную ткань животных (использованы половозрелые крысы Вистар). Стерильные перфорированные диффузионные камеры из силикона (размером 20 х 5 мм) с размещенными в них образцами волокон из ПГБ и сополимера ПГБ/ПГВ (длиной 2-3 см) имплантировали подкожно в шейную складку животных на срок до 180 суток. В ходе эксперимента определяли концентрацию и типы клеток в жидкой фазе камер, подсчитывая количество клеток в 10 полях зрения. Для этого фиксированные мазки окрашивали по Романовскому. Периодически (ежемесячно) диффузионные камеры извлекали, нити отмывали от биологического материала, доводили до постоянного веса и взвешивали на аналитических весах фирмы Metler (Италия); определяли изменение массы (X) и среднюю скорость убыли массы нитей, (V).

Результаты измерения массы нитей служили показателем биодеградации. Регистрировали физико-механические характеристики (абсолютную прочность, модуль Юнга) и морфологию нитей. Микроструктуру нитей изучали с использованием сканирующей электронной микроскопии на микроскопе «JEM-100C» с растровой приставкой EM-ASID-4 (Япония).

Изучение нитей ПГА для ушивания мышечно-фасциапьных ран в эксперименте. Исследование проводилось на 90 кроликах породы «Шиншилла», содержавшихся в стандартных условиях вивария при естественном освещении со свободным доступом к пище и воде.

В зависимости от типа использованного шовного материала были сформированы 3 группы. В каждой из групп были выделены 3 подгруппы с различными сроками вывода животного из эксперимента - 30 дней, 120 дней и 180 дней. Характеристики групп приведены в таблице 1.

Оперативное вмешательство проводилось в виварии КрасГМУ под ингаляционным наркозом в стандартных условиях. На правом бедре делали продольный разрез кожи и мышцы длиной 1,5-2,0 см. На мышцу накладывали, в зависимости от группы, три шва из различного шовного материала. Кожа ушивалась шёлком. Животные выводились из эксперимента путем струйного внутривенного введения раствора тиопентала натрия.

Таблица 1.

Состав исследуемых групп кроликов с типом шовного

мате риала и длительностью эксперимента

Группа подгруппа Тип шовного материала* Длительность эксперимента (дни) Количество животных (и)

1 А Викрил 30 10

В Викрил 120 10

С Викрил 180 10

2 А Капрофил 30 10

В Капрофнл 120 10

С Капрофил 180 10

3 А ПГА 30 10

В ПГА 120 10

С ПГА 180 10

Пояснения: * ПГА - шовный материал из нолигидроксиалканоатов.

При секционном исследовании оценивались: состояние швов (сохранность шовного материала, состояние окружающей мышечной ткани).

Морфологическому и иммуноморфологическому исследованию подвергали фрагменты мышцы с наложенными швами. Материал подвергался фиксации в забуференном 10% нейтральном формалине и обрабатывался по общепринятой методике.

Парафиновые срезы стандартной толщины (5,0 мкм) окрашивались гематоксилином и эозином, пикрофуксином по ван-Гизон, а также по Гимзе.

Микроскопическое исследование, и фотографирование приводилось с применением светового микроскопа Carl Zeiss Axiostar (Germany) (объективы x4, xlO, x40, xlOO Oil; окуляры xlO) с адаптированной цифровой фотокамерой smc Pentax Optio A30. Измерение линейных размеров (оценивались в мкм), а также удельных объемов (%), проводилось с применением программного обеспечения Image Tool UTHSCSA v. 3.0 для среды Windows ХР. Поле зрения при увеличении микроскопа хЮО составило 202459,64 мкм2.

Верификация макрофагов выполнялась посредством иммуногистохимического анализа с применением моноклональных антител к CD68 антигену макрофагов (клон: MAC 387; тип: мышиные анти-макрофагальные, неконьюгированные; кроссреактивные к человеку, крысам, кроликам; изотип: IgGl; специфичность: макрофаги; производитель: Abeam, США). Учитывалось позитивное внутрицитоплазматическое гранулярное окрашивание в клетках с морфологией макрофагов.

Для верификации сосудов применялось антитело в отношении CD31 (клон: [JC/70A] (аЬ9498); тип: мышиные анти-кроличьи, неконьюгированные; кроссреактивные к человеку; специфичность: связывается с 100 kDa гликопротеином, экспрессируемым эндотелиоцитами и тромбоцитами/мегакариоцитами; производитель: Abeam, США).

Для оценки активности процессов ангиогенеза в зоне наложенного на мышцу шовного материала исследовался уровень экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). Экспрессия VEGF оценивалась с помощью иммунофлюорисцентной реакции с антителами к VEGF (клон: [VG-1] (abl316); тип: мышиные неконьюгированные; специфичность: связывается с изоформами -121, -165 и -189 фактора роста эндотелия сосудов; производитель: Abeam, США).

Оценка результатов иммуногистохимической реакции проводилась с применением полуколичественного метода.

Возможность использования шовного материала из ПГА для наложения межишечных анастомозов изучена на 35 беспородных собаках обоего пола с массой тела от 13 до 22 кг.

Распределение животных по сериям представлено в таблице 2.

Таблица 2.

Распределение животных по сериям эксперимента

Номер группы Характеристика группы Количество особей

I группа Энтероэнтероанастомоз «бок в бок» с использованием шовного материала Впкрил 5

II группа Гастроэнтероанастомоз с использованием шовного материала Викрил 6

III группа Холецистоэптероанастомоз с использованием шовного материала Викрил 5

IV группа Энтероэнтероанастомоз «бок в бок» с использованием шовного материала ПГЛ 7

V группа Гастроэнтероанастомоз с использованием шовного материала ПГЛ 6

VI группа Холецистодуоденоанастомоз с использованием шовного материала ПГА 6

В ходе эксперимента до операции, на 7-е, 30-е, 60-е и 100-е сутки производили развернутый и биохимический анализ крови. Показателем состояния неспецифического звена иммунитета животных служила фагоцитарная активность лимфоцитов, определяемая с использованием НСТ-теста, спонтанная и стимулированная люминолзависимая хемилюминесценция лимфоцитов - регистрировали время выхода на максимум интенсивности (¡-шах) и площадь кривой (в-шах) хемилюминесценции.

Наблюдение за животным осуществляли в течение 100 суток. После истечения указанного срока животные выведены из эксперимента с помощью внутривенного введения тиопентала натрия.

Морфологические методы исследования тканей включали данные аутопсии, макроскопическое описание и морфологическую характеристику препаратов.

Клинические исследования.

Для оценки эффективности использования нитей ПГА в клинике использовали результаты ушивания послеоперационных ран у 12 пациентов после операций на передней брюшной стенке (миниинвазивная холецистэктомия, грыжесечение, аппендэктомия). При этом раны ушивали с помощью внутреннего погружного косметического шва по Холстеду. С целью сравнения использовали синтетический рассасывающийся шовный материал капрофил. Наблюдение за пациентами осуществляли в стационаре на протяжении 9 суток, а затем амбулаторно в течение 3-х месяцев.

Статистическая обработка материала

Полученные данные обрабатывались методом вариационной статистики с помощью программы Statistica 6.0 StatSoft, а также с использованием окулярной измерительной сетки Г. Г. Автандилова для цито-гистостереометрических исследований. Дихотомические переменные диэтомизировались. Достоверность различий качественных признаков независимых групп определялась по - критерию Пирсона с поправкой Йеитса. Уровень различий при Р < 0,05 рассматривался как статистически значимый. Достоверность различий количественных признаков независимых групп определялась по U- критерию Манн-Уитни.

и=Т-пЖпи+\)/2,

где Т-сумма рангов наименьшей из сравниваемых групп.

Уровень различий при Р < 0,05 рассматривался как статистически значимый.

Для определения корреляционных связей между количественными и порядковыми признаками использовался коэффициент ранговой корреляции Спирмена (rs), вычислявшийся по формуле:

где с1 - разность рангов для каждого члена выборки. При построении корреляционных графиков использовалось определение 95% доверительного интервала [5].

Уровень различий при Р < 0,05 рассматривался как статистически значимый. Для определения корреляционных зависимостей применялся коэффициент ранговой корреляции Спирмена (г5) с определением 95% доверительного интервала.

Исследование одобрено локальным этическим комитетом ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

Результаты исследований.

Результаты проведенных исследований механо-физических свойств нитей ПГА (рис. 2), включающие абсолютную разрывную нагрузку, прочность при разрыве, относительное разрывное удлинение и модуль

упругости, а также закономерности биодеградации убедительно свидетельствуют о наличии преимуществ перед широко используемыми аналогами - максоном и викрилом (таб. 3).

Таблица 3.

Характеристики экспериментальных образцов ПГА-нитей (М*±м)

Показатель Тин Г1ГА З-ПГБ/З-ПГВ

Абсолютная разрывная нагрузка (Рр), Н 9.26±0.19

Прочность при разрыве, МПа 340±27

Относительное разрывное удлинение, % 27.30 ±1.74

Модуль упругости, ГИа 3.35

*-среднее из 10 измерений

а б в

Рис. 2. РЭМ снимки монофилантных нитей из ЗПГБ/ЗПГИ после имплантации (30 суток). Маркер 1 (а), 10(6), 0.1мм (в).

Прочность волокон в узле, оцениваемая по отношению к разрывной прочности, составила 60-70 %. Потеря прочности викрила на 50 % от исходной величины была зафиксирована уже через 12 суток; максона -через 28 суток. Полная потеря прочности этих волокон произошла, соответственно, для викрила и максона через 60 и 80 суток. В отличие от коммерческих изделий, экспериментальные монофиламентные волокна, изготовленные из сополимера 3-гидрокисбутирата и 3-гидроксивалерата, сохраняли прочность на уровне 65-70 % от исходной величины через 180 суток (рис. 3).

50%

О

-h-1-1—— I I □-h—

10 20 30 40 50 60 70 80

■H-1-1-1_

120 140 160 180

З-ПГБ/З-ПГВ

Сут.

Рис. 3. Динамика изменения разрывной прочности монофиламентных нитей из сополимера З/ПГБ/З-ПГВ по сравнению с коммерческими нитями при имплантации (в % от исходных значений).

Убедившись в том, что полученные волокна обладают удовлетворительными показателями прочности, мы сочли возможность начать экспериментальные доклинические исследования.

Важное свойство материалов и изделий медицинского назначения -отношение к методам стерилизации. Термопластчиность и радиационная устойчивость ПГА позволяют применять для их стерилизации различные методы, автоклавирование и у-облучение.

Результаты изучения биодеструкции волокон /п vivo с применением диффузионных камер и при прямом имплантировании в мышечную ткань крыс показали, что деградация ПГА происходит достаточно медленно, при постепенном (послойном) выщелачивании материала с поверхности без образования грубых дефектов и резкой потери прочности.

Комплексная оценка патоморфологических изменений, возникающих в зоне ушивания мышечных ран кроликов с помощью викрила, позволила выявить следующие закономерности. На ранних сроках (30 суток) преобладали процессы воспаления с явным смещением в сторону альтерации, проявляющиеся некрозами и последующими продуктивными реакциями.

Рис. 4. Возле шовного материала видна зона коагуляционного некроза на 120 сутки наблюдения. В составе воспалительного инфильтрата - клетки с морфологией макрофагов и клетки, напоминающие эпителиоидные с гигантскими многоядерными клетками инородных тел. Окраска гематоксилин-эозин; х 200.

Финальным этапом явилась неполная репарация с развитием

фуксинофильной грубоволокнистой оформленной соединительной ткани. При этом на всем сроке эксперимента сохранялась в различной степени выраженная воспалительная инфильтрация и дистрофические изменения фиброзной ткани. Оценка сосудистого компонента свидетельствует о незначительном развитии сосудов в зоне повреждения мышечной ткани.

Таким образом, при использовании викрила на начальных этапах преимущественным типом реакции была воспалительная инфильтрация макрофагами с формированием обширных некрозов. Проявлением реакции отторжения трансплантата (в эксперименте — шовный материал) является формирование гигантских многоядерных клеток инородных тел. На более поздних сроках эксперимента одновременно с процессами резорбции шовного материала начинаются и в дальнейшем прогрессируют явления репарации, проявляющиеся преимущественно перифокальным фиброзированием. Сосудистые реакции в основном характеризовалась функциональными изменениями, такими как полнокровием в сосудах капиллярного и венулярного типа. При этом количество сосудов в различные сроки эксперимента оставалось относительно постоянным. Следует лишь отметить статистически не подтвержденную тенденцию к увеличению удельного объема сосудов на 120 сутки эксперимента с

последующим его снижением. Изменение плотности васкуляризации ткани в зоне операционного вмешательства находится как под влиянием VEGF, образуемого интерстициально расположенными фибробластоподобными клетками, так и под влиянием иных факторов, ассоциированных с макрофагами. Это наблюдение однако не исключает вероятности опосредованного влияния макрофагов на процессы ангиогенеза. Финальным явлением в зоне наложенных швов на 180 сутки эксперимента, стало полное замещение воспалительно-некротического инфильтрата хорошо выраженной фиброзной тканью с резорбцией шовного материала.

При использовании для ушивания мышечных ран у кроликов не менее распространенного в клинической практике шовного материала капрофила на ранних сроках (30 суток) преобладали альтеративные воспалительно-некротические реакции, проявляющиеся коагуляционными некрозами и воспалением, с последующей инфильтрацией макрофагами и гистиоцитами (в редких случаях гранулематозным воспалением). Завершающим этапом репаративных процессов являлись фибротические процессы, достигающие максимума на 180 сутки. В течение всего эксперимента сохранялась в различной степени выраженности воспалительная инфильтрация и дистрофические изменения фиброзной ткани.

Внутригрупповые изменения при использовании в эксперименте шовного материала капрофила подтверждают стереотипность изменений, возникающих в зоне нахождения шовного материала (рис. 5). Преобладающим типом реакций на 30-120 сутки эксперимента являются альтеративно-воспалительные процессы, сменяющиеся в последующем на процесс репарации с нарастанием фибротических реакций.

Рис. 5. Эозинофильные лейкоциты в составе воспалительно-клеточного инфильтрата; фрагмент шовного материала. Окраска по Гимзе; х 200.

Очевидно, что фактором активации макрофагально-гистиоцитарного звена иммунных реакций является шовный материал, деградация которого сопровождается очагов гранулематозно-некротического типа, содержащих макрофаги, эпителиоидные и гигантские многоядерные клетки типа инородных тел. Активность макрофагалъного звена иммунитета обусловливает практически полную резорбцию шовного материала уже на 120 сутки эксперимента и отсутствие шовного материала на 1 80 сутки исследования. Выраженность воспалительной инфильтрации определяет в дальнейшем развитие фиброзной ткани. Вероятным отражением активной выработки УЕСР на 120 сутки эксперимента является усиление васкуляризации зоны повреждения, с последующим снижением количества сосудов, что объясняется нарастающим фиброзированием.

Принципиально отличающиеся результаты были получены при изучении изменений типа «нить-ткань» у животных, раны которых были ушиты ПГА-нитями.

Изменения, возникающие на ранних сроках эксперимента, характеризовались минимальной макрофагально-гистиоцитарной инфильтрацией с формированием в ряде случаев хорошо выраженной гигантоклеточной реакции иммунитета. При этом уже на 120 сутки в результате биодеградации и вероятно макрофагальной резорбции материала без формирования обширных гнойно-некротических очагов

происходила частичная резорбция шовного материала. В участках, ранее содержавших шовные элементы формировалась зона разрастающейся фибро-ретикулярной зоны с минимальной лимфо-гистиоцитарной инфильтрацией без признаков диффузного коллагенообразования. В этой связи можно говорить о преобладании на протяжении всего срока эксперимента процессов репарации над процессами альтерации.

Применение в эксперименте ПГА-нитей в ранних сроки (30 суток) сопровождалось активацией макрофагального звена иммунитета с увеличением количества СЭ68+ макрофагов, а также появлением в воспалительном инфильтрате гигантских многоядерных клеток типа инородных тел.

Рисунок 6. А, Б - нити ПГА-содержащего шовного материала, визуализирующиеся в виде небольших фрагментов кристаллоидных структур, без признаков перифокального воспаления среди фибро-ретикулярной стромы. В - зона с полной резорбцией шовного материала с умеренным развитием фибро-ретикулярной стромы. Наличием тонкостенных капиллярного типа сосудов. А, Б -увеличение х200; В-увеличение х400; окраска гематоксилин-эозин.

При этом во всех случаях такая инфильтрация носила очаговый характер и не распространялась на окружающие ткани, что подтверждают данные морфометрического анализа. Формирующаяся фибро-ретикулярная капсула в окружении шовного материала достигала своего максимума к 120 суткам и в последующем оставалась практически в неизменном виде. Также минимальные изменения вокруг швов, повидимому, связаны не только с антигенными свойствами материала, но и с особенностями биодеградации. Сохраняющийся до 30 суток эксперимента, шовный материал на 180 сутки эксперимента (рис. 6), только частично подвергался биодеградации, что снижало антигенную нагрузку и не приводило к нарастанию воспалительной макрофагальной реакции и предупреждало интенсивность перифокальных фибротических реакций. В этой связи конечные этапы репаративного процесса не сопровождались значимыми структурными изменениями в мышечно-фасциальном лоскуте. В большинстве случаев к 180 суткам (а в ряде наблюдений и к 120 суткам) невозможно было выделить какие-либо признаки, указывающие на факт ранее выполненного вмешательства.

При проведении корреляционного анализа была выявлены выраженная положительная корреляционная связь между уровнем экспрессии VEGF и удельным объемом CD31+ эндотелиоцитов в течение всего эксперимента. При этом нарастание числа CD68+ клеток в исследуемом субстрате сопровождалось снижением экспрессии VEGF и удельного объема CD31+ клеток. Такие показатели подтверждают отсутствие прямой заинтересованности CD68+ клеток в продукции VEGF, и в тоже время, могут указывать на их опосредованное влияние на ангиогенез. Повышение уровня инфильтрации макрофагами сопровождалось нарушением сопряжения корреляционных связей между уровнем экспрессии VEGF и удельным объемом CD31+ клеток.

Межгрупповое сопоставление уровня экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) свидетельствует о большем уровне экспрессии этого ростового фактора в течение всего эксперимента при использовании ПГА-нитей в сравнении с другими биодеградируемыми материалами.

Детальное гистоморфологическое исследование позволило сформировать представление об особенностях взаимодействия изучаемого шовного материала и расширить диапазон его применения.

Более показательно с клинической точки зрения выгодные свойства ПГА-нитей были продемонстрированы в главе V, где нами была изучена возможность их использования для формирования разных видов межкишечных анастомозов.

Несмотря на малую выборку в экспериментальных группах, мы получили достоверно положительные результаты при формировании 3 видов анастомозов: энтероэнтеро-, гастроэнтеро- и холецистоэнтероанастомозы. Учитывая современные тенденции в хирургии кишечника и предпочтения ведущих хирургических школ, нами изучена эффективность однорядного узлового серозно-мышечного шва. Для сравнения был использован викрил.

Рис. 7. Внешний вид гастроэнтероанастомоза через 100 суток наблюдения (данные аутопсии).

Нити ПГА оказались не только пригодны для наложения

межкишечных соустий, но и зарекомендовали себя лучше, чем нити из полилактида (рис. 7).

Результаты комплексной оценки выраженности спаечного процесса в брюшной полости достоверно подтвердили эффективность использования предлагаемого моножильного шовного материала. В группах, где был применен викрил, спаечный процесс был более выражен, что способствовало развитию такого осложнения как острая спаечная кишечная непроходимость, что в одном случае привело к летальному исходу.

Сравнительный анализ показателей периферической крови в динамике не выявил каких-либо существенных отличий между исследуемыми группами оперированных животных, однако статистически

значимые различия по ряду параметров все-таки были выявлены. Операционная травма, воспалительные изменения в стенке кишки после наложения анастомозов, и развившиеся осложнения в группах, где использовался викрил, отразились на динамике уровня лейкоцитов, СОЭ, активности амилазы и трансаминаз на протяжении всего периода наблюдения. У животных 1, 4 и 6 групп эти показатели к 100-м суткам соответствовали нормальным значениям.

Показатели неспецифического иммунитета оперированных животных в 1 и 2 группах по сравнению с нормальными значениями были умеренно снижены, что, по нашему мнению, может быть причиной длительной антигенной нагрузки и хронического системного воспаления. В остальных группах статистически значимых различий изучаемых параметров неспецифической защиты у животных исследуемых групп не наблюдалось.

Ни в одном случае при применении нити ПГА не зафиксировано несостоятельности соустий, в то время как во 2-й группе такое осложнение имело место и стало причиной еще одного летального исхода.

Таким образом, все осложнения, которые наблюдались на протяжении всего эксперимента, возникли в группах, где для формирования кишечных анастомозов был использован викрил.

Получив обнадеживающие результаты в эксперименте, мы сочли возможным провести пилотные ограниченные клинические испытания ПГА-нитей. Основанием для их проведения явилось положительное заключение локального Этического комитета КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого. Согласно заранее разработанному протоколу проведения ограниченных клинических испытаний, в исследование было включено 12 пациентов, перенесших малые неосложненные оперативные вмешательства (аппендэктомию по поводу катарального аппендицита, миниинвазивную холецистэктомию по поводу хронического капькулезного холецистита, грыжесечение по поводу паховых грыж в плановом порядке).

У пациентов 1 группы сравнения, которым был выполнен косметический шов по Холстеду с использованием шовного материала Капрофил, в 3-х случаях в разные сроки (от 15 до 21 суток) были отмечены явления воспаления, что потребовало удаления шовного материала, дополнительного назначения антибактериальных препаратов, при этом не был достигнут желаемый косметический эффект, учитывая локализацию

послеоперационного рубца на передней брюшной стенке и склонностью рубца к «растягиванию».

У больных 2 группы применение ПГА-нитей обеспечило длительное сопоставление тканей передней брюшной стенки, что послужило основой для формирования крепкого рубца, при этом был достигнут максимальный косметический эффект.

Выводы.

1. Монофиламентные волокна, изготовленные из сополимера 3-гидрокисбутирата и 3-гидроксивалерата, сохраняют разрывную прочность на уровне 65-70 % от исходной величины в сравнении с коммерческими аналогами; и сохраняют прочностные характеристики после применения различных способов стерилизации. Биодеградация нитей ПГА при имплантации в мышечную ткань крыс через 180 суток составляет 25% от исходной массы.

2. Применение в эксперименте ПГА-нитей для ушивания мышечно-фасциальных ран сопровождается минимально выраженной макрофагально-гистиоцитарной инфильтрацией и некротическими реакциями в ранние сроки с последующей биодеградацией к 180-м суткам эксперимента, без выраженных местных клеточных иммунных реакций. В сравнении с синтетическими рассасывающимися шовными материалами при применении ПГА-нитей меньше выраженно разрастание рубцовой фиброзной ткани.

3. При использовании шовного материала ПГА в зоне повреждения тканей отмечалось более интенсивно развивается сосудистая сеть и выше экспрессия фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) на всех сроках эксперимента, чем в группах с использованием синтетических рассасывающихся шовных материалов.

4. Применение ПГА-нитей для формирования межкишечных соустий позволяет предупредить развития выраженного спаечного процесса в брюшной полости и осложнений.

5. Использование атравматичной нити ПГА для ушивания кожных ран передней брюшной стенки по методике Холстеда предупреждает возникновение воспалительных изменений в области послеоперационного рубца, обеспечивает длительное, надежное сопоставление краев раны и хороший косметический эффект.

Практические рекомендации.

1. Созданный в рамках данного исследования монофиламентный биодеградируемый шовный материал, обладающий более выгодными физико-химическими и биологическими свойствами, предъявляемыми к рассасывающимся хирургическим нитям, чем коммерческие аналоги, может быть рекомендован для клинического применения, в частности, для формирования различных межкишечных анастомозов и ушивания мышечно-фасциальных ран.

2. Длительные сроки биодеградации нитей ПГА (до 180 суток), сохранение ими прочностных свойств, при минимальной местной воспалительной реакции тканей, положительные результаты ограниченных клинических испытаний, позволяют использовать их в качестве рассасывающегося хирургического шовного материала, в том числе, в реконструктивно-восстановительной и пластической хирургии.

Список работ по теме диссертации:

1. Экспериментальное обоснование использования эндобилиарных стентов из биорезорбируемых полигидроксиалканоатов / Н. М. Маркелова, Е. И. Шишацкая, М. Н. Кузнецов, Е. С. Гавриленко и др. // Молодежь и наука -третье тысячелетие: сб. тр. всерос. науч. конф. - Красноярск,

2007.-С. 410-416.

2. Эндобилиарное стентирование применением стентов из биополимеров нового класса / Н. М. Маркелова, Е. И. Шишацкая, И. И. Белецкий, Е. С. Гавриленко и др. // сб. науч. статей студентов и молодых ученых, посвящ. памяти проф. В.К. Сологуба - Красноярск, 2007. - С. 222-230.

3. Экспериментальное обоснование применения биодеградируемого шовного материала на основе линейного полиэфира 3-гидроксимасляной кислоты / Н. М. Маркелова, Е. И. Шишацкая, Т. Г. Волова, Е. С. Гавриленко и др. // Актуальные вопросы хирургии: сб. статей краев, науч.-практ. конф. посвящ. памяти академика Б.С. Гракова - Красноярск,

2008.-С. 144-147.

4. Первые результаты применения биодеградируемого шовного материала на основе линейного полиэфира 3-

гидроксимасляной кислоты / Н. М. Маркелова, Е. И. Шишацкая, Т. Г. Волова, Е. С. Гавриленко и др. // Успехи современного естествознания. - 2008. - №9. - С. 106-109.

5. Новый способ эндобичиарного стентирования / Ю. С. Винник, Т. Г. Волова, Н. М. Маркелова, Е. С. Гавриленко и др. //Анналы хирургической гепатологии. - 2008. - Т. 13, Прил. 3. - С. 43-47.

6. Новый способ дренирования общего желчного протока в эксперименте / Е. И. Шишацкая, Т. Г. Волова, Ю. С. Винник, Е. С. Гавриленко и др. // Здоровье и образование в XXI: науч. тр. IX междунар. конгресса. - 2008. - С. 479-480.

7. Формирование кишечного анастамоза с помощью нового рассасывающегося шовного материала на основе линейного полиэфира 3-гидроксимасляной кислоты в эксперименте / Е. И. Шишацкая, Н. М. Маркелова, Ю. С. Винник, Е. С. Гавриленко и др. // Здоровье и образование в XXI: науч. тр. IX междунар. конгресса. - 2008. - С. 481-482.

8. К вопросу применения нового биосовместимого биополимера в качестве шовного материала / Ю. С. Винник, Т. Г. Волова, Д.

B. Черданцев, Е. С. Гавриленко и др. // Актуальные вопросы современной хирургии: матер, науч.-практ. конф. - М., 2008. -

C. 107-109.

9. Шишацкая, Е. И. Первые результаты применения биодеградируемого шовного материала на основе линейного полиэфира 3-гидроксимасляной кислоты / Е. И. Шишацкая, Н. М. Маркелова, М. Н. Кузнецов, Е. С. Гавриленко // Актуальные вопросы медицины и новые технологии - 2009 им. акад. Б.С. Гракова: сб. тр. конф. - Красноярск, 2009. - С. 269-277.

10. Первые результаты применения биодеградируемого шовного материала на основе линейного полиэфира 3-гидроксимасляной кислоты / Е. И. Шишацкая, Т. Г. Волова, Н. М. Маркелова, Е. С. Василеня и др. // Медицинский Академический Журнал -2010. - Т. 10, № 5. - С. 116.

11. Результаты применения биодеградируемого шовного материала полигидроксибутирата / Е. И. Шишацкая, Т. Г. Волова, Н. М. Маркелова, Е. С. Василеня и др. // Медицинский Академический Журнал - 2010. - Т. 10,№5.-С. 116-117.

12. Опыт применения эндобилиарных стентов из биорезорбируемых биополимеров в эксперименте / Ю. С. Винник, Е. И. Шишацкая, H. М. Маркелова, Е. С. Гавриленко и др. // Актуальные вопросы диагностики и лечения распространенного перитонита и перфоративной язвы желудка и двенадцатиперстной кишки: конф. Хирургов Юга России, посвящен. 95-летию каф. Общей хирургии РостГМУ и 70-летию заслуженного деятеля науки РФ, проф. Чернова В. Н. -Ростов на Дону, 2011. - С. 175.

13. Обоснование использования эндобиллиарных стентов из биорезорбируемых полигидроксиалканоатов в эксперименте / Ю. С. Винник, Т. Г. Волова, H. М. Маркелова, Е. С. Гавриленко и др. // XI Съезд хирургов Российской Федерации - Волгоград, 2011. - С. 72-73.

14. Опыт применения биодеградируемого шовного материала в абдоминальной хирургии / Ю. С. Винник, H. М. Маркелова, Е. С. Василеня и др. // Биотехнология новых материалов и окружающая среда: междунар. науч. семинар с молодежной школой - Красноярск, 2011. - С. 59-60.

15. Experimental validation of Polyhydroxyalkanoa- tes based biodegradable suture material use / Ye. I. Shishatskaya, T. G. Volova, N. M. Markelova, Ye. S. Gavrilenko U European Journal of natural history - 2008. - №6. - C. 59-62.

Подписано в печать 04.07.2011 г. Бумага офс. 80 r/м2. Печать ризограф. Усл. печ. л. 1,6. Тираж 100 экз. Заказ № 2450.

Отпечатано в ООО «Версо». Ьоо079, г. Красноярск, ул. А. Матросова, ЗОк. Тел. 235-04-89,235-05-89, e-mail: versona@kras.ru

Актуальность исследования

Проблема: поиска, и разработки новых полимеров для создания «идеального» шовного материала до настоящего времени не утратила своей актуальности (Е.М. Мохов с соавт., 2000 г., В.М: Буянов с соавт., 2000 г., А.Н. Сергеев, 2004 г.,. А.Н. Сергеев, Е.М: Мохов с соавт., 2009 г., Д.Н.

Бонцевич, 2005 г.).

В' последние десятилетия- синтезировано: множество? новых синтетических волокон и нитей на основе: полиамидов, полиэфиров, полиолефинов; и других полимеров, характеризующихся высокой прочностью, эластичностью и стойкостью к инфекции (G. А. Гордеев с соавт., 2005 г., Т. Г. Волова с соавт., 2006 г., А. Н. Сергеев, Е. М: Мохов с соавт., 2009 г., М.И. Кузин с соавт., 1990 г, В.Т. Сторожук с соавт.,. 1991 г.).

Основной функцией любого? хирургического^ шва является обеспечение достаточно плотного, герметичного и надежного соединения ушиваемых тканей и удержание, их в фиксированном положении с постоянной компрессией-в течение всех этапов заживления* раны,,включая послеоперационный?отекь(Д: Н; Бонцевич-2005Ai; Н! Сергееву2004 г., А. Н. Сергеев, Е. Mi Мохов с соавт., 2009 г., В. М. Буянов; 1983 г.). Это предопределяет особые требования к прочности; и эластичности шовных материалов, способности надежно; фиксироваться- хирургическим узлом-. Вместе с тем, шовный материал должен быть биосовместимым, атравматйчным; не иметь капиллярности и фитильности, сохранять свои: свойства при стерилизации и в процессе хранения (Д. I I. Бонцевич, 2005 г., А.Н. Сергеев, 2004 г.).

Прогресс в хирургии желудочно-кишечного тракта; связанный с применением новых мощных антибактериальных препаратов, новых шовных материалов, аппаратного формирования межкишечных анастомозов, к сожалению; не решил проблемы несостоятельности швов (Г. П. Прохоров с соавт., 2008 г.).

Восстановление непрерывности и заживление анастомоза зависит от вида шовного материала и его массы, погруженной в ткани. Защитная реакция организма на шовный материал, как на инородное тело, направлена на отторжение лигатур в просвет полого органа, что сопровождается развитием эрозий, или организация их по линии соустья соединительной тканью. Этот процесс заживления длительный, представляет собой воспалительную реакцию и определяет непосредственный исход сформированного соустья, а в отдаленном периоде - его функциональное состояние. Многие авторы подчеркивают, что наиболее выраженная реакция как отторжения, так и организации лигатур происходит на нерассасывающийся шовный материал. Все это оправдывает стремление хирургов к применению, биодеградируемых нитей, обладающих очевидными преимуществами (В.Н.Репин с соавт., 2009 г.).

Для рассасывающихся нитей характеристиками первостепенной важности являются сохранение прочности до формирования надежного и герметичного рубца, а затем, быстрое удаление полимера и продуктов его биодеструкции из организма (Т. Ф; Чхиквадзе с соавт., 1990 г.).

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в биотехнологии пока не удалось создать материалы, полностью совместимые с живым организмом (В. П. Сергеев, Е. П. Плыгань с соавт., 2001 г., А. Н. Сергеев, 2004 г., А.Н. Сергеев, Е.М. Мохов с соавт., 2009' г.). Основным фактором, сдерживающим широкое применение остро' востребованных биоразрушаемых полимеров, является небогатый ассортимент последних, а также вопросы, регулируемости процессов их функционирования и деструкции в тканях (С.А. Гордеев с соавт., 2006 г.).

Открытие и изучение полигидроксиалканоатов (ПГА) - полиэфиров микробиологического происхождения, явилось значимым событием в биотехнологии новых материалов (Т.Г. Волова с соавт., 2003 г., Е.И. Шишацкая, 2006 г., Е.И. Шишацкая с соавт., 2001 г., В.В. Шадрин с соавт.,

2001 г., В.П. Сергеев с соавт., 2001 г.). Исследование ПГА активно проводится всеми развитыми странами, однако многие ключевые вопросы биотехнологии и материаловедения ПГА остаются открытыми (Т.Г. Волова с соавт., 2005 г., Т. Г. Волова с соавт., 2006 г., С.П. Вялов с соавт., 1999 г.).

Разработанный в ИБФ СО РАН способ получения высокоочищенных образцов ПГА, создание на его основе нового биодеградируемого хирургического шовного материала, обеспечили возможность проведения данного исследования.

Цель исследования: экспериментальное обоснование метода использования шовного материала на основе ПГА для ушивания мышечно-фасциальных ран и формирования кишечных анастомозов и внедрение его в клиническую практику.

Задачи исследования:

1. Изучить физико-химические свойства, особенности биодеградации и прочностные характеристики моножильных нитей из ПГА in vitro и in vivo;

2. В эксперименте исследовать особенности местной макрофагальной реакции на хирургическую нить из ПГА после ушивания мышечно-фасциальных ран в динамике и провести сравнение с нитями на основе полилактида/полигликолида (викрил, капрофил);

3. С помощью иммуногистохимических методов' оценить степень активности процессов ангиогенеза (развитие сосудистой сети, динамику YEGF) при использовании различных рассасывающихся хирургических нитей для* ушивания мышечно-фасциальных ран в хроническом эксперименте;

4. Экспериментально обосновать пригодность шовного материала из ПГА для формирования гастроэнтероанастомозов, холецистоэнтероанастомозов и энтероэнтероанастомозов;

5. Оценить клинические результаты применения хирургических нитей из ПГА в абдоминальной хирургии (ушивания передней брюшной стенки).

Научная новизна исследования: Исследованы физико-химические свойства, закономерности биодеструкции и прочностные характеристики моножильных волокон из сополимера ЗПГБ/ЗПГВ с включением гидроксивалерата (3-ГВ) от 5 до 25 мол. %.

Изучены особенности местной тканевой реакции организма экспериментальных животных, в частности, макрофагальной реакции и активности процессов локального ангиогенеза на различные виды шовных нитей, наиболее часто используемых в клинической практике: комбинированные нити, содержащие волокна из сополимера лактида и гликолида («Викрил»), нити «Капрофил», а также на мононити из ПГА, разработанные в рамках настоящего исследования.

Экспериментально обоснована- возможность использования нити из, ПГА для формирования кишечных анастомозов, произведена сравнительная оценка выраженности спаечного процесса- в брюшной полости в зависимости от вида шовного материала.

Впервые в клинической практике использован шовный материал из ПГА для ушивания послеоперационных ран передней брюшной стенки.

Практическая значимость работы:

На основании экспериментальных исследований получены новые данные о выраженности макрофагальной реакции, возникающей'в тканях организма- на разные виды шовного материала, а также изучена и количественно оценена активность процессов локального ангиогенеза.

В эксперименте доказаны преимущества мононйти из ПГА для наложения различных видов межкишечных анастомозов, в частности, энтероэнтеро-, гастроэнтеро- и холецистоэнтероанастомозов.

Внедрен в клиническую практику новый шовный материал на основе полигидроксиалканоатов, получены положительные результаты при использовании последнего для-: ушивания послеоперационных ран передней брюшной стенки.

Реализация результатов исследования.

Предложенный новый биодеградируемый шовный; материал на основе полигидроксиалканоатов используется в работе хирургических отделений МУЗ ГКБ№7 для ушивания послеоперационных ран передней брюшной стенки.

Апробация работы.

Основные, положения: работы/ представлены на: Всероссийской научной, конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь, и наука — третье: тысячелетие», г. Красноярск, 2007! г.;. Международной конференции Fundamental and: applied: researches in medicine* and; biology, ОАЭ' Дубай, 2008 г.; Конференции молодых ученых: им; акад. Б.С.Гракова «Актуальные вопросы- медицины- и новые: технологии-2008», г. Красноярск, 2008 г.;: Международной: конференции, посвященной фундаментальным проблемам медицины и биологии г. Красноярск; 2008 г.; • Российской научно-практической конференции , «Актуальные вопросы- современной хирургии», посвященной 60-летию со дня рождения профессора: Юрия: Семеновича Винника, г. Красноярск, 2008 г.; Юбилейном заседании Красноярского краевого научно-практического общества хирургов; посвященного 100-летию со дня рождения проф. A.M. Дых но, г. Красноярск, 2009 г.; III Сибирский конгресс с международным участием «Человек и лекарство» г. Красноярск, 2009 г.; Конференции молодых ученых им: акад. Б.С.Гракова «Актуальные вопросы, медицины и новые технологии», г. Красноярск, 2009 г.; Заседании Красноярского краевого научно-практического; общества хирургов; г. Красноярск, 2010 г.; 74-й итоговой» студенческой научно-практической конференции с международным участием, посвященной: 100-летию со дня рождения профессора A.M. Дыхно, г. Красноярск, 2010 г.; VI Сибирский промышленный форум г. Красноярск, 2011 г.; Юбилейной 75-й итоговой студенческой научно-практической конференции имени академика Бориса Степановича Гракова г. Красноярск, 2011 г.; Международный научный семинар с молодежной; школой «Биотехнология новых материалов- и окружающая среда» г. Красноярск, 2011г.

Основные положения^ выносимые на защиту::

1. Биодеградация нитей из ПГА при имплантации в мышечную тканьшроисходит медленно: и через^ 180 суток составляет 25% от исходной-массы. Экспериментальные монофиламентные волокна, изготовленные из сополимера 3-гидрокисбутирата и 3-ги дроксивалерата, к концу периода наблюдения^, сохраняют прочность на уровне 65-70 % от исходной величины и прочностные: характеристики вне зависимости от способа стерилизации:

Т.: В месте наложения швов на. мышечно-фасциальные раны с помощью нити? из ПГА формируется зона разрастающейся. фиброретикулярной ткани? с: минимальной лимфогйстиоцитарнош инфильтрацией, без признаков диффузного коллагенообразования.

3. Межгрупповое сопоставление, уровнял экспрессии« фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) свидетельствует о его большем; уровне- при использовании шовного материала, из ПГА. "

4. Биодеградируемая мононить- на основе ПГА обладает высокой; биосовместимостью,, и может быть использована в качестве шовного' материала при наложении межкишечных анастомозов? и ушивании мышечно-фасциальных ран: .

Публикации.

По теме диссертации опубликовано' 15 научных работ, в том числе 1 — в международной печати, 3 - в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов ВАК РФ:

Структура и объем работы:

Диссертация изложена на 160 страницах машинописи и состоит из введения, 4 глав собственных исследований, обсуждения результатов и заключения, выводов,»практических рекомендаций, списка использованной-литературы. В" начале диссертации приводится« список сокращений, используемых в работе. Библиография включает 180 источников, из них 118 — на русском и 62 - на иностранных языках. Текст иллюстрирован 60 рисунками и 18 таблицами.

ВЫВОДЫ

1. Монофиламентные волокна, изготовленные из сополимера 3-гидрокисбутирата и 3-гидроксивалерата, сохраняют разрывную прочность на уровне 65-70 % от исходной величины в сравнении с коммерческими аналогами; и сохраняют прочностные характеристики после применения различных способов стерилизации. Биодеградация нитей ПГА при имплантации в мышечную ткань крыс через 180 суток составляет 25% от исходной массы.

2. Применение в эксперименте ПГА-нитей для ушивания мышечно-фасциальных ран сопровождается минимально < выраженной макрофагально-гистиоцитарной инфильтрацией (30%) и некротическими реакциями в ранние сроки (10%)' с последующей биодеградацией к 180-м суткам эксперимента, без выраженных местных клеточных иммунных реакций. В сравнении с синтетическими рассасывающимися шовными материалами при применении ПГА-нитей меньше выражено разрастание рубцовой фиброзной ткани.

3. При использовании шовного материала ПГА в зоне повреждения тканей отмечалось более интенсивно развивается сосудистая сеть (в 2 раза) и выше экспрессия фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) (в 1,3 раза) на всех сроках эксперимента, чем в группах с использованием синтетических рассасывающихся шовных материалов.

4. Применение ПГА-нитей для формирования межкишечных соустий позволяет предупредить развития выраженного спаечного процесса в брюшной полости и»осложнений.

5. Использование атравматичной нити ПГА для ушивания кожных ран передней брюшной стенки по методике Холстеда предупреждает возникновение воспалительных изменений в области послеоперационного рубца, обеспечивает длительное, надежное сопоставление краев раны и хороший косметический эффект.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Созданный в рамках данного исследования монофиламентный биодеградируемый шовный материал, обладающий более выгодными физико-химическими и биологическими свойствами, предъявляемыми к рассасывающимся хирургическим нитям, чем коммерческие аналоги, может быть рекомендован для клинического применения, в частности, для формирования различных межкишечных анастомозов и ушивания мышечно-фасциальных ран.

2. Длительные сроки биодеградации нитей ПГА (до 180 суток), сохранение ими прочностных свойств, при минимальной местной воспалительной реакции тканей, положительные результаты ограниченных клинических испытаний, позволяют использовать их в качестве рассасывающегося хирургического шовного материала, в том числе, в реконструктивно-восстановительной и пластической хирургии.