Využití peptigelu s nanovlákny k léčbě defektů kostní tkáně

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00216208%3A11120%2F18%3A43917335" target="_blank" >RIV/00216208:11120/18:43917335 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/62157124:16170/18:43876557 RIV/00064173:_____/18:N0000057

Výsledek na webu

<a href="http://www.achot.cz/detail.php?stat=1010" target="_blank" >http://www.achot.cz/detail.php?stat=1010</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Využití peptigelu s nanovlákny k léčbě defektů kostní tkáně

Popis výsledku v původním jazyce

Úvod: V důsledku traumatických poranění kostí nebo následkem patologických procesů mohou vznikat i velmi rozsáhlé defekty kostní tkáně. Standardem současné doby v klinické humánní i veterinární medicíně pro výplň defektu kostní tkáně je autogenní kostní štěp, což ovšem vyžaduje zvýšení invazivity zákroku na straně pacienta a v případech rozsáhlých defektů neumožňuje dostatečné množství náhradní tkáně. Syntetické kostní náhrady mohou být využity bez dalšího zatížení pacienta a mohou být zároveň využity jako nosiče bioaktivních molekul nebo léčiv. Pro klinické využití je nezanedbatelným požadavkem snadná a jednoduchá aplikace. Takové požadavky nejvíce naplňují gelové formy preparátů, jež se i s minimálním přístupem dají injekčně aplikovat do defektů různorodých tvarů. Materiál a metodika: Pro vývoj kompozitního gelového skafoldu byl jako základ použit syntetický transparentní PGD-AlphaProA hydropeptigel. Tento gel byl obohacen o kryogenně mletá poly-ε-kaprolaktonová nanovlákna (PCL) v poměru 1 ml gelu a 16µg nanovláken. U pokusných zvířat (laboratorní potkan Wistar, n=20), byl nízkootáčkovou vrtačkou vyvrtán jeden pravidelný kruhový defekt vrtákem o průměru 1,5 mm v celé šířce distální diafýzy femuru totožně na obou pánevních končetinách. Na pravé pánevní končetině byl tento defekt vyplněn injektáží 0,05 ml kompozitu peptigelu s nanovlákny (experimentální defekt). Na kontralaterální končetině byl obdobný defekt ponechán bez výplně (kontrolní) ke spontánnímu zhojení. Soubor experimentálních zvířat byl pro další sledování rozdělen do čtyř skupin (A, B, C, D). Jeden týden po chirurgické implantaci byla první skupina pokusných zvířat (sk. A; n = 5) lege artis utracena, bylo provedeno RTG vyšetření obou pánevních končetin a odběr vzorku kosti z kontrolního i experimentálního defektu k histologickému hodnocení. Další skupiny pokusných zvířat byly obdobně vyhodnoceny v období 2, 4 a 6 týdnů po chirurgickém zákroku (sk. B, C, D; n = 5). Skupiny pokusných zvířat byly vyhodnoceny různými histologickými technikami dvěma nezávislými patology. Výsledky: Rozdíl mezi kontrolním a experimentálním kostním defektem byl pozorován jen ve fázi hojení dva týdny po implantaci, kde byla sledována tendence tvorby většího množství nových kostních trabekul u defektu ošetřeného kompozitem hydropeptigelu s PCl nanovlákny. Výsledky ukazují mírně vyšší angiogenezi a celularitu v místě kostního defektu s nárůstem novotvořené kostní tkáně a rychlejší osídlování lamelárních kostních struktur buňkami kostní dřeně v časných fázích procesu hojení (stáří defektu 1-2 týdny). U experimentálních i kontrolních skupin v pozdější fázi hojení (stáří defektu 4-6 týdnů) je průběh dalšího procesu hojení a modelace kosti v místě defektu bez detekovatelných morfologických rozdílů. Závěr: Experimentální použití peptigelu s PCL nanovlákny in vivo u laboratorních potkanů vykazuje velmi dobrou aplikovatelnost do místa defektu a v porovnání s neošetřeným defektem v časovém horizontu dvou týdnů po implantaci akceleruje kostní hojení. Tato skutečnost by mohla být výhodou zejména v počáteční fázi hojení a urychlit tak hojení rozsáhlejších defektů.

Název v anglickém jazyce

Use of the Peptigel with Nanofibres in the Bone Defects Healing

Popis výsledku anglicky

INTRODUCTION Traumatic bone injuries or pathological processes may sometimes result in very extensive bone defects. Currently, the standard procedure applied in clinical humane as well as veterinary medicine to fill a bone defect is the autogenous bone graft which, however, necessitates a more invasive procedure for the patient and in the cases of extensive defects it fails to provide adequate amount of graft. Synthetic bone replacements can be used with no further burden for the patient and can simultaneously be used as the carriers for bioactive molecules or therapeutic drugs. For clinical use, an easy and simple application is one of the requirements that have to be taken into consideration. These requirements are best satisfied by preparations in the form of gel, which may be injected into the defects of various shapes even through minimal surgical approach. MATERIAL AND METHODS Synthetic transparent PGD-AlphaProA hydro-peptide-gel was used as a basis to develop a composite hydrogel scaffold. This gel was enriched by cryogenically ground poly- -caprolactone nanofibers (PCL) in a ratio of 1 ml of gel to 16 mu g of nanofibres. In experimental animals (laboratory rat Wistar, n=20), a single regular circular defect of 1.5 mm in diameter was drilled by a low speed drill machine across the whole width of distal femur diaphysis, identically in both the hind legs. In the right hindleg, this defect was filled by injection of 0.05 ml of the composite peptide gel with nanofibers (experimental defect). In the contralateral limb a similar defect was left untreated, without filling (control defect), for spontaneous healing. The group of experimental animals was subsequently divided into four sub-groups (A, B, C, D) for the purpose of further follow-up. One week after the surgical implantation, in the first group of experimental animals (Group A; n = 5) lege artis euthanasia was performed, a radiological examination of both the hind legs was carried out and a sample of the bone from both the control and experimental defect was collected for histologic examination. The other groups of experimental animals were evaluated similarly at 2, 4 and 6 weeks after the surgical procedure (Group B, C, D; n = 5). These groups of experimental animals were assessed using various histological techniques by two independent pathologists. RESULTS A difference between the control and the experimental bone defect was observed only at the healing stage at two weeks after the implantation, when a tendency for greater formation of new bone trabeculas was seen in the defect treated with the composite hydro-peptide-gel with PCL nanofibers. The results show a slightly higher angiogenesis and cellularity at the bone defect site with an increase of newly formed bone tissue and faster colonisation of lamellar bone structures by bone marrow cells at early stages of the healing process (1-2 weeks old defect). In the experimental and control groups, at the later stage of healing (4-6 weeks old defect), the process of healing and bone modelling at the defect site shows no detectable morphological differences. CONCLUSIONS The experimental use of hydro-peptide-gel with PCL nanofibers in vivo in laboratory rats shows very good applicability into the defect site and, compared to the untreated defect within two weeks after the implantation, accelerates the bone healing. This fact could be an advantage especially at the early stage of healing, and thus accelerate the healing of more extensive defects.

Druh

J_imp - Článek v periodiku v databázi Web of Science

CEP obor

—

OECD FORD obor

30211 - Orthopaedics

Projekt

<a href="/cs/project/NV16-28637A" target="_blank" >NV16-28637A: Hojení rozsáhlých defektů kostí, šlach a vazů s využitím nových biomateriálů</a><br>

Návaznosti

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Rok uplatnění

2018

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Název periodika

Acta Chirurgiae Orthopaedicae et Traumatologiae Čechoslovaca

ISSN

0001-5415

e-ISSN

—

Svazek periodika

85

Číslo periodika v rámci svazku

5

Stát vydavatele periodika

CZ - Česká republika

Počet stran výsledku

7

Strana od-do

359-365

Kód UT WoS článku

000448760700008

EID výsledku v databázi Scopus

2-s2.0-85055911662