Изменение гематологических показателей крови крыс после имплантации титановых изделий с антибактериальным лекарственным покрытием
Изучение четырех типов антибактериальных покрытий нанесенных на титановые блоки, содержащих два полимера-носителя и антибиотик ванкомицин в различных концентрациях. Оценка их биосовместимости и влияния на гематологические параметры лабораторных животных.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.02.2022 |
| Размер файла | 638,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Изменение гематологических показателей крови крыс после имплантации титановых изделий с антибактериальным лекарственным покрытием
Е.С. Андреева, А.Д. Кручинина, Пензенский государственный университет
Аннотация
Отражены результаты исследования динамики изменения гематологических параметров крови крыс в рамках исследования биологической совместимости антибактериального полимерного покрытия медицинских изделий из титана. Объектом исследования выступают титановые блоки с нанесенным на их поверхность биоразлагаемым полимером, содержащим антибактериальный препарат. С точки зрения биосовместимости и влияния на гематологические параметры лабораторных животных были исследованы четыре типа антибактериальных покрытий, содержащих два полимера-носителя и антибиотик ванкомицин в различных концентрациях. Полученные в ходе исследования данные говорят о потенциально высокой биологической совместимости покрытия и возможном дальнейшем его использовании в биологии и медицине.
Ключевые слова: гематологические показатели, титановые импланты, биологическая совместимость, полимерный носитель, полилактид, полилактид-ко-гликолид, антибактериальный препарат, ванкомицин
Дегенеративные заболевания костной ткани и суставов являются одной из главных проблем современной ортопедии. Во многих случаях пациентам с такими заболеваниями необходимо эндопротезирование. С оперативным вмешательством при протезировании связана проблема инфицирования области вмешательства. Для ее предотвращения необходимо соблюдение всех мер асептики, а также применение антибактериальной профилактики, однако добиться достаточно высоких концентраций антибактериального препарата локально при его приеме внутрь непросто. Возможный вариант решения этой проблемы - нанесение полимерного покрытия с антибактериальным препаратом непосредственно на сам протез. Кроме того, что подобное покрытие обеспечивает адресную доставку лекарственного препарата непосредственно в зону оперативного вмешательства, оно позволяет регулировать сроки и скорость высвобождения антибиотика путем изменения состава полимера-носителя [1, с. 418]. Однако такое покрытие не должно оказывать отрицательного влияния на органы и ткани и не должно иметь токсического эффекта. Иными словами, данное покрытие должно быть максимально биологически совместимым.
Цель данного исследования заключается в изучении динамики изменений гематологических параметров крови крыс после имплантации титанового блока с нанесенным на его поверхность полимерным антибактериальным покрытием в рамках определения биологической совместимости покрытий с различным составом полимерного носителя и разными концентрациями антибактериального препарата. В задачи исследования входит:
1. Нанесение антибактериального биоразлагаемого полимерного покрытия на титановые блоки.
2. Изучение динамики изменений гематологических параметров лабораторных животных после подкожной имплантации титановых блоков с различными покрытиями.
В качестве объекта исследования выступали образцы имплантов в виде титановых блоков высотой 1 мм и диаметром 6 мм. Нанесение антибактериального покрытия производилось методом ультразвукового напыления, после чего блоки подвергались сушке при комнатной температуре в течение 48 ч.
Предметом исследования является динамика изменений гематологических показателей крови животных на разных сроках после имплантации.
Для того, чтобы сравнить биологическую совместимость покрытий, в качестве носителя для антибактериального препарата применялись два полимера: полилактид-когликолид (PLGA) с содержанием сополимеров 50:50 и полилактид (PLA). Вторым компонентом покрытия выступал антибактериальный препарат в двух различных концентрациях, в обоих случаях был использован ванкомицин. В соответствии с этим были сформированы четыре опытные группы для исследования возможных комбинаций матричного полимера и концентрации антибиотика:
1. Опытная группа 1 - PLGA 50:50 с итоговым содержанием ванкомицина 30 ± 5 мкг/мм2.
2. Опытная группа 2 - PLGA 50:50 с итоговым содержанием ванкомицина 60 ± 10 мкг/мм2.
3. Опытная группа 3 - PLA с итоговым содержанием ванкомицина 30 ± 5 мкг/мм2.
4. Опытная группа 4 - РL с итоговым содержанием ванкомицина 60 ± 10 мкг/мм2.
Контрольной группе животных имплантировались титановые блоки того же размера, но не имеющие полимерного антибактериального покрытия.
Полилактид - полиэфир молочной кислоты, широко применяемый в биотехнологии и медицине благодаря своей нетоксичности, термопластичности и способности к быстрой биодеградации [2, с. 2].
Полилактид-ко-гликолид также является биоразлагаемым полимерным материалом. По своей структуре представляет собой сополимер полилактида с гликолидом - продуктом полимеризации лактида гликолевой кислоты. Волокна гликолида обладают высокой прочности, и, варьируя содержание сополимеров в PLGA, можно добиться различной скорости деградации полимера в организме и высвобождения антибактериального препарата. Существует крупное семейство сополиэфиров, обладающих свойствами, варьирующими в определенном диапазоне [3, с. 30-31].
Так как согласно теоретическим данным полное разрушение биоразлагаемого полимерного покрытия в организме происходит за 4-9 недель, для исследования токсических эффектов был выбран период до трех месяцев после оперативного вмешательства с учетом возможного кумулятивного эффекта [4, с. 57]. В каждую группу вошло по 10 животных, 5 самцов и 5 самок. Это необходимо для проверки наличия или отсутствия различий в динамике показателей крови. Таким образом, всего в эксперименте принимало участие 50 белых беспородных крыс.
Ванкомицин - гликопептидный антибиотик трициклической группы. Активен в отношении грамположительных микроорганизмов, причем как аэробных, так и анаэробных. В то же время большая молекулярная масса препятствует его прохождению сквозь клеточную стенку грамотрицательных микроорганизмов, а также грибов и простейших, в связи с чем ванкомицин не оказывает существенного влияния на эти группы организмов. Также неактивен в отношении вирусов. При длительном применении способен кумулироваться в тканях. Выводится из организма почками в неизменном виде [5].
В рамках исследования проводилась подкожная имплантация титановых блоков. Для этого вдоль средней линии спины формировались подкожные карманы, в которые вживлялись стерильные блоки. Все манипуляции проводились на предварительно акклиматизированных и прошедших карантин в течение 14 дней в виварии животных, с учетом правил асептики, под общей анестезией. Условия содержания животных и проведения всех необходимых процедур соответствуют ГОСТ Р ИСО 10993-2 «Требования к обращению с животными»1 и ГОСТ Р ИСО 10993-6 «Исследование местного действия после имплантации»2.
После оперативного вмешательства трижды производился забор крови посредством пункции хвостовой вены животного. Забор крови осуществлялся через одну неделю, через четыре недели и через три месяца после операции для сравнения результатов. Анализ крови производился также и до имплантации для того, чтобы убедиться в здоровье животных, и для использования полученных данных как образца для сравнения.
Исследуемые гематологические показатели: гемоглобин, гематокрит, протромбиновое время, АЧТВ, уровень тромбоцитов, эритроцитов, лейкоцитов (в том числе лимфоцитов, моноцитов, базофилов, нейтрофилов, эозинофилов).
Статистически значимой разницы между гематологическими показателями крови самцов и самок выявлено не было.
Как видно из табл. 1 и 2, большинство гематологических показателей после имплантации находятся в пределах нормы или лишь незначительно отклоняются от нее.
Таблица 1. Гематологические показатели крыс до и после имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием на основе РЬОЛ (опытные группы 1 и 2)
|
Показатель, единицы измерения |
До имплантации |
После имплантации |
|||||||||
|
Одна неделя |
Четыре недели |
Три месяца |
|||||||||
|
Опытная группа 1 |
Опытная группа 2 |
Контрольная группа |
Опытная группа 1 |
Опытная группа 2 |
Контрольная группа |
Опытная группа 1 |
Опытная группа 2 |
Контрольная группа |
|||
|
Гемоглобин, г/л |
118±4 |
118±3,2 |
119±2,2 |
123±3,8 |
117±5,1 |
118±4,8 |
120±3,8 |
118±3,1 |
119±3,3 |
118±4 |
|
|
Гематокрит, % |
40±2 |
41±3 |
40±4 |
42±2 |
40±3 |
40±2 |
41±2 |
40±3 |
40±2 |
40±2 |
|
|
Протромбиновое время, с |
22±1 |
20±1 |
21±1 |
22±1 |
21±2 |
21±2 |
21±1 |
22±1 |
22±1 |
23±1 |
|
|
АЧТВ, с |
19±1 |
19±1 |
21±1 |
21±1 |
18±1 |
19±1 |
20±1 |
19±1 |
19±1 |
19±1 |
|
|
Тромбоциты, *109/ л |
562±18 |
527±21 |
539±24 |
519±18 |
537±13 |
538±19 |
543±16 |
559±17 |
565±18 |
560±19 |
|
|
Эритроциты, *1012/л |
8,3±0,4 |
8,2±0,5 |
8,3±0,6 |
8,1±0,5 |
8,1±0,6 |
8,2±0,5 |
8,0±0,7 |
8,3±0,3 |
8,2±0,3 |
8,3±0,3 |
|
|
Лейкоциты, *109/ л |
7,1±0,1 |
13,3±0,7 |
13,8±0,5 |
12,7±0,7 |
7,7±0,4 |
7,9±0,6 |
7,8±0,5 |
7,1±0,2 |
7,1±0,1 |
7,2±0,1 |
|
|
Лимфоциты, % |
65±0,5 |
51,7±1,7 |
52,9±1,8 |
51,2±2,1 |
62,3±0,5 |
63,1±0,8 |
63±0,7 |
63,9±0,5 |
65±0,5 |
64±0,4 |
|
|
Моноциты, % |
6,5±0,3 |
4,1±0,4 |
4,0±0,5 |
3,9±0,5 |
4,7±0,4 |
5,1±0,3 |
4,9±0,4 |
6,5±0,3 |
6,2±0,4 |
6,4±0,3 |
|
|
Базофилы, % |
0,7±0,1 |
0,9±0,1 |
0,8±0,1 |
0,8±0,1 |
0,8±0,1 |
0,7±0,1 |
0,7±0,1 |
0,7±0,1 |
0,7±0,1 |
0,6±0,1 |
|
|
Эозинофилы, % |
2,0±0,1 |
2,1±0,2 |
2,2±0,1 |
2,2±0,2 |
2,1±0,2 |
2,1±0,1 |
2,2±0,1 |
2,0±0,1 |
2,1±0,1 |
2,0±0,1 |
|
|
Нейтрофилы, % |
25,8±0,4 |
39,9±0,7 |
39,1±0,6 |
40,2±0,7 |
28,2±0,5 |
27,8±0,5 |
27±0,7 |
26,0±0,5 |
25,4±0,7 |
25,3±0,6 |
1 ГОСТ Р ИСО 10993-2-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 2. Требования к обращению с животными. М.: Стандартинформ, 2011. С. 8.
2 ГОСТ Р ИСО 10993-6-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 6. Исследование местного действия после имплантации. М.: Стандартинформ, 2011. С. 4-5.
Таблица 2. Гематологические показатели крыс до и после имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием на основе РЬЛ (опытные группы 3 и 4)
|
Показатель, единицы измерения |
До имплантации |
После имплантации |
|||||||||
|
Одна неделя |
Четыре недели |
Три месяца |
|||||||||
|
Опытная группа 3 |
Опытная группа 4 |
Контрольная группа |
Опытная группа 3 |
Опытная группа 4 |
Контрольная группа |
Опытная группа 3 |
Опытная группа 4 |
Контрольная группа |
|||
|
Гемоглобин, г/л |
118±4 |
119±3,4 |
118±2,8 |
123±3,8 |
117±4,3 |
118±3,9 |
120±3,8 |
118±3,8 |
118±3 |
118±4 |
|
|
Гематокрит, % |
40±2 |
41±4 |
41±3 |
42±2 |
41±2 |
40±2 |
41±2 |
40±1 |
40±2 |
40±2 |
|
|
Протромбиновое время, с |
22±1 |
21±2 |
20±1 |
22±1 |
21±1 |
20±2 |
21±1 |
22±1 |
23±1 |
23±1 |
|
|
АЧТВ, с |
19±1 |
18±1 |
19±1 |
21±1 |
19±1 |
18±1 |
20±1 |
20±1 |
19±1 |
19±1 |
|
|
Тромбоциты, *109/л |
562±18 |
531±23 |
527±25 |
519±18 |
541±14 |
545±17 |
543±16 |
564±13 |
561±17 |
560±19 |
|
|
Эритроциты, *1012/л |
8,3±0,4 |
8,2±0,4 |
8,1±0,6 |
8,1±0,5 |
8,2±0,5 |
8,3±0,5 |
8,0±0,7 |
8,4±0,3 |
8,3±0,4 |
8,3±0,3 |
|
|
Лейкоциты, *109/л |
7,1±0,1 |
12,9±0,6 |
13,6±0,3 |
12,7±0,7 |
7,9±0,3 |
7,6±0,7 |
7,8±0,5 |
7,2±0,1 |
7,1±0,2 |
7,2±0,1 |
|
|
Лимфоциты, % |
65±0,5 |
52,3±1,5 |
50,8±2,2 |
51,2±2,1 |
61,9±0,8 |
63,3±0,9 |
63±0,7 |
66±0,8 |
64,5±0,6 |
64±0,4 |
|
|
Моноциты, % |
6,5±0,3 |
4,0±0,3 |
4,1±0,5 |
3,9±0,5 |
4,9±0,5 |
5,2±0,4 |
4,9±0,4 |
6,6±0,3 |
6,3±0,2 |
6,4±0,3 |
|
|
Базофилы, % |
0,7±0,1 |
0,7±0,3 |
0,8±0,2 |
0,8±0,1 |
0,7±0,1 |
0,8±0,1 |
0,7±0,1 |
0,7±0,2 |
0,7±0,1 |
0,6±0,1 |
|
|
Эозинофилы, % |
2,0±0,1 |
2,1±0,1 |
2,0±0,2 |
2,2±0,2 |
2,0±0,2 |
2,1±0,2 |
2,2±0,1 |
2,0±0,2 |
2,1±0,1 |
2,0±0,1 |
|
|
Нейтрофилы, % |
25,8±0,4 |
40,3±0,5 |
39,3±0,7 |
40,2±0,7 |
29,1±0,3 |
26,7±0,5 |
27±0,7 |
25,9±0,5 |
25,8±0,7 |
25,3±0,6 |
Наибольшие колебания претерпевает уровень лейкоцитов - через одну неделю после операции он увеличился в среднем на 90 %. Лейкоцитоз развивается за счет увеличения количества нейтрофилов, что говорит о протекании реакций фагоцитоза и развитии воспаления в ответ на вживление инородного тела. Снижение уровня лейкоцитов до близкого к норме через месяц после имплантации свидетельствует об успешно протекающих регенеративных процессах (рис. 1, 2).
Рис. 1. Динамика колебаний общего уровня лейкоцитов в крови крыс после подкожной имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием
Таким образом, можно сделать вывод о предположительно высокой биологической совместимости антибактериальных лекарственных покрытий как на основе PLGA, так и на основе Р!А, вне зависимости от используемой концентрации ванкомицина. Изменения гематологических показателей в постимплантационный период свидетельствуют о естественной местной воспалительной реакции организма на нарушение целостности тканей и вживление инородного тела и носят адаптационный характер.
Рис. 2. Динамика колебаний уровня нейтрофилов в крови крыс после подкожной имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием
антибактериальный гематологический биосовместимость ванкомицин
Список литературы
1. Клюшин Н.М., Ермаков А.М., Науменко З.С., Абабков Ю.В. Этиология острой перипротезной инфекции суставов и результаты ее хирургического лечения // Гений ортопедии. 2017. Т. 23, № 4. С. 417-422.
2. Тимченко Т.В., Щербакова Л.., Компанцев В.А. Поли-й,1-лактид-ко-гликолид: методы получения, свойства и использование для разработки лекарственных препаратов со средствами микро- и нанодоставки // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 4. С. 1-11.
3. Кузнецова И.Г., Северин С.Е. Использование сополимера молочной и гликолевой кислот для получения наноразмерных лекарственных форм // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2013. № 5. С. 30-38.
4. Любченко О.Д., Кручинина А.Д., Шатров А.Н. Кинетика деградации антипролиферативного полимерного покрытия стентов в условиях т уйго // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2015. № 2. С. 55-61.
5. Ванкомицин (Уапсотустит).
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Автоматические методы анализа клеток крови. Основные источники ошибок при подсчете эритроцитов и лейкоцитов в камере. Особенности влияния различных факторов на результаты исследования крови. Информативность и достоверность гематологических тестов.
реферат [44,1 K], добавлен 20.12.2012Развитие экспериментальной язвенной болезни (ЯБ) желудка у 3-х месячных самцов крыс линии Вистар. Клиническое исследование сыворотки крови животных после формирования ЯБ желудка. Действие фармакологического препарата актовегин на заживление ЯБ желудка.
курсовая работа [125,2 K], добавлен 08.09.2011Изучение различий в составе периферической крови до и после физических нагрузок. Оценка влияния интенсивности нагрузки и стажа тренировок на показатели периферической крови и адаптивные резервы организма человека. Техника проведения общего анализа крови.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.09.2016Оптимизация фармакодинамики антибактериальных препаратов. Фармакокинетика полусинтетических пенициллинов, цефалоспоринов III и IV поколения, аминогликозидных антибиотиков. Определение антибиотиков в сыворотке крови и смешанной нестимулированной слюне.
курсовая работа [421,4 K], добавлен 28.01.2011Специальные методы исследования крови и мочи животных. Условия взятия крови и мочи, сохранность до начала лабораторных исследований. Скорость оседания эритроцитов и содержания гемоглобина. Определение времени свертываемости крови по способу Бюркера.
курсовая работа [34,0 K], добавлен 31.03.2011Роль печени в организме. Биохимические основы формирования алкогольной болезни печени. Экспериментальное моделирование патологии печени у крыс. Влияние карсила и эссенциале на состояние печени крыс при острой интоксикации CCl4 и этиловым спиртом.
дипломная работа [10,2 M], добавлен 06.06.2016Исследование крови как один из важнейших диагностических методов, общая методика и этапы его проведения, особенности и значение. Параметры оценки красной и белой крови, тромбоцитов, нейтрофилов и эритроцитов, документальное оформление результатов.
курсовая работа [65,4 K], добавлен 25.04.2009Анализ влияния эффекта остеоинтеграции на долгосрочный успех имплантации. Основные факторы, определяющие успех ортопедического лечения. Параметры, приведшие к распространению остеоинтеграции. Оценка продолжительности периода закрытого заживления.
презентация [6,1 M], добавлен 18.05.2017Рассмотрение изменений количества эритроцитов, тромбоцитов, скорости оседания крови при различных состояниях организма. Изучение изменений крови на примере острой пневмонии. Сравнительный анализ показателей заболеваемости болезнями органов дыхания детей.
дипломная работа [144,5 K], добавлен 25.07.2015Основные гематологические и биохимические показатели, а также параметры гомеостаза. Математические и статистические закономерности протекания сепсиса с различным исходом. Патогенез сепсиса и его влияние на внутренние органы, методы его диагностики.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 18.07.2014
