Биосовместимость легированного бором пиролитического углерода

В НИИ ядерных проблем БГУ (НИИ ЯП БГУ) разработана установка и оптимизирована технология синтеза легированного бором пироуглерода ‒ материала, используемого в конструкциях эндопротезов клапанов сердца.

Цель настоящей работы ‒ оценка общего и биохимического анализа крови, массовых коэффициентов органов животных и динамики реакций тканей крыс на имплантацию пироуглеродного материала в подкожные ткани межлопаточной области.

Мониторинг показателей животных осуществляли в течение 90 сут. По данным морфометрического исследования, во все сроки наблюдения синтезированный в НИИ ЯП БГУ пироуглерод, легированный бором, видимо,  не оказывает раздражающего действия на ткани по сравнению с контрольным образцом. Не выявлено существенного влияния имплантации образцов материала из пиролитического углерода на изучаемые параметры общего и биохимического анализа крови крыс по сравнению со здоровыми животными. По результатам проведенной некропсии установлено, что в разные сроки после имплантации животным материала из пиролитического углерода показатели массы и массовых коэффициентов органов животных не выходят за пределы физиологической нормы.

Таким образом, легированный бором пироуглеродный материал по характеристикам биосовместимости может быть использован для изготовления эндопротезов клапанов сердца.

1. Pyrolytic carbon for long-term medical implants / R. B. More [et al.] // Biomaterials Science / ed. B. D. Ratner. – Oxford, 2013. – P. 209–222. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-087780-8.00023-1

2. Bokros, J. C. Carbon biomedical devices / J. C. Bokros // Carbon. – 1977. – Vol. 15, N 6. – P. 353–371. https://doi. org/10.1016/0008-6223(77)90324-4

3. Biological and functional evaluation of a novel pyrolytic carbon implant for the treatment of focal osteochondral defects in the medial femoral condyle: assessment in a canine model / S. L. Salkeld [et al.] // J. Orthop. Surg. Res. – 2016. – Vol. 11. – Art. 155. https://doi.org/10.1186/s13018-016-0488-5

4. Маянов, Е. Углеродные материалы в хирургии / Е. Маянов, П. Золкин, Х. Аберяхимов // Медицина. Целевые проекты. – 2015. – № 21. – С. 1–12.

5. Sadeghi, H. Dysfonctions des prothèses valvulaires cardiaques et leur traitement chirurgical [Dysfunctions of heart valve prostheses and their surgical treatment] / H. Sadeghi // Schwiez. Med. Wochenschr. – 1987. – Vol. 117, N 43. – P. 1665–1670.

6. Cyclic fatigue-crack propagation, stress-corrosion, and fracture-toughness behavior in pyrolytic carbon-coated graphite for prosthetic heart valve applications / R. O. Ritchie [et al.] // J. Biomed. Mat. Res. – 1990. – Vol. 24, N 2. – P. 189–206. https://doi.org/10.1002/jbm.820240206

7. Beavan, L. A. Evaluation of fatigue in pyrolite carbon // Bioceramics / L. A. Beavan, D. W. James, J. L. Kepner; ed.: P. Ducheyne, D. Christiansen. – Oxford, 1993. – Vol. 6. – P. 205–210.

8. Beckenbaugh, R. D. Osseointegration and mechanical stability of pyrocarbon and titanium hand implants in a loadbearing in vivo model for small joint arthroplasty / R. D. Beckenbaugh, J. Klawitter, S. Cook // J. Hand. Surg. Am. – 2006. – Vol. 31, N 7. – P. 1240–1241. https://doi.org/10.1016/j.jhsa.2006.05.009

9. Problematic bone fixation with pyrocarbon implants in proximal interphalangeal joint replacement: short-term results / D. B. Herren [et al.] // J. Hand. Surg. Am. – 2006. – Vol. 31, N 6. – P. 643–651. https://doi.org/10.1016/j.jhsb.2006.08.004

10. Long-term follow-up of pyrocarbon metacarpophalangeal implants / S. D. Cook [et al.] // J. Bone Joint. Surg. Am. – 1999. – Vol. 81, N 5. – P. 635–648. https://doi.org/10.2106/00004623-199905000-00005

11. Результаты хирургического лечения переломов позвоночника с применением наноструктурных углеродных имплантатов (мультицентровое исследование) / С. В. Колесов [и др.] // XI Всероссийский съезд травматологовортопедов: материалы конф., Санкт-Петербург, 11–13 апр. 2018 г.: в 3 т. / Нац. мед. исслед. центр травматологии и ортопедии, Ассоц. травматологов-ортопедов России. – СПб., 2018. – Т. 3. – С. 473–475.

12. Экспериментальное обоснование преимуществ пары трения эндопротеза тазобедренного сустава из пироуглерода / А. Н. Митрошин [и др.] // XI Всероссийский съезд травматологов-ортопедов: материалы конф., СанктПетербург, 11–13 апр. 2018 г.: в 3 т. / Нац. мед. исслед. центр травматологии и ортопедии, Ассоц. травматологовортопедов России. – СПб., 2018. – Т. 3. – С. 161–162.

13. Легированный бором пиролитический углерод: материал для биомедицинского и инженерно-технического применения / М. И. Демиденко [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2023. – Т. 67, № 3. – С. 250–256.

14. High temperature synthesis and material properties of boron-enriched balk pyrolytic carbon / M. Demidenko [et al.] // Mater. Sci. Eng. B – 2024. – Vol. 307. – P. 117491. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2024.117491

15. Протезы клапанов сердца. Часть 1. Общие технические требования и методы испытаний: ГОСТ 31618.1-2012. – М.: Стандартинформ, 2013. – 28 c.

16. Санитарные правила и нормы 2.1.2.12–18–2006 «Устройство, оборудование и содержание экспериментальнобиологических клиник (вивариев)»: утв. постановлением Гл. гос. санитар. врача Респ. Беларусь 31 окт. 2006 г., № 131.

17. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств: в 2 ч. / редкол.: А. Н. Миронов (предс.) [и др.]. – М.: Гриф и К, 2012. – Ч. 1. – 944 с.

18. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimentation and other scientific purposes, n 123 of March 18, 1986; protocol of amendment to the european convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. ‒ Strasbourg, 1998. – 48 p.

19. Автандилов, Г. Г. Медицинская морфометрия: руководство / Г. Г. Автандилов. – М.: Медицина, 1990. – 384 с.

20. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 6. Исследования местного действия после имплантации: ГОСТ ИСО 10993-6-2011. – М.: Стандартинформ, 2013. – 23 c.

21. Краткий справочник лабораторных исследований ИООО «Синэво» / У. Г. Борейко [и др.]; под ред. В. В. Шило, О. В. Небыльцовой. – Минск: Смэлток, 2016. – 630 с.