Биоактивное стекло С53П4

Биоактивное стекло С53П4 ( БАГ-С53П4 ) — биоматериал, состоящий из натрия , силиката , кальция и фосфата . ^{[ 1 ]} S53P4 является остеокондуктивным , а также остеопродуктивным в продвижении, миграции, репликации и дифференцировке остеогенных клеток и производстве их матрикса. ^{[ 2 ]} Другими словами, он способствует костей формированию и регенерации ( остестимуляция ). Доказано, что S53P4 естественным образом подавляет рост до 50 клинически значимых штаммов бактерий . ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

История

Биоактивное стекло S53P4 берет свое начало от биостекла 45S5, разработанного Ларри Хенчем в конце 1960-х годов в Нью-Йорке. ^{[ 7 ]} Пару десятилетий спустя, в 1980-х годах, в Турку , Финляндия , было разработано составное биоактивное стекло S53P4 . S53P4 оказался остеостимулирующим (неостеоиндуктивным), но у него также было одно новое дополнительное свойство: состав из 53% кремнезема и меньшего количества натрия, кальция и фосфора вызывал поверхностные реакции in vitro, которые, по-видимому, ингибировали рост бактерий - был обнаружен материал, который не мог быть заражен бактериями. ^{[ 7 ]}

Приложения

Области применения включают широкий спектр показаний, требующих заполнения костных полостей, пустот и промежутков, а также реконструкции или регенерации костных дефектов. Несколько долгосрочных исследований показали, что сосцевидные полости как при холестеатоме , так и при старых радикальных полостях и при хроническом среднем отите можно успешно облитерировать с помощью биоактивного стекла S53P4. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Клиническое применение было получено в результате нескольких обширных исследований, в которых лечились пациенты с инфекциями костей. S53P4 показал многообещающие результаты при хирургии хронического остеомиелита , септической хирургии несращения , реконструкции сегментарных дефектов и других инфекционных осложнениях, таких как инфекции грудины, остеомиелит диабетической стопы и инфекции позвоночника. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}

S53P4 приобрел клинический опыт в хирургии позвоночника при спондилодезе и хирургии деформаций позвоночника. ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}

S53P4 также успешно используется для заполнения полостей доброкачественных костных опухолей как у взрослых, так и у детей, поддерживая объем костной полости в течение длительного времени. Клинический опыт был получен при изучении аневризмальных костных кист (АВС), простых костных кист (UBC), энхондромы и неоссифицирующей фибромы (НОФ). ^{[ 18 ]}

Механизм действия

Когда биоактивное стекло S53P4 имплантируется в полость кости, стекло активируется в результате реакции с жидкостями организма. В течение этого периода активации биоактивное стекло проходит серию химических реакций, создавая идеальные условия для восстановления кости посредством остеокондукции.

Высвобождаются ионы Na, Si, Ca и P.
На поверхности биоактивного стекла образуется слой силикагеля.
CaP кристаллизуется, образуя слой гидроксиапатита на поверхности биоактивного стекла.

После формирования слоя гидроксиапатита биоактивное стекло взаимодействует с биологическими объектами, то есть белками крови, факторами роста и коллагеном. В результате этого интерактивного остеокондуктивного и остеостимулирующего процесса новая кость прорастает на биоактивных стеклянных структурах и между ними.

Биоактивное стекло связывается с костью, способствуя образованию новой кости.
Остеостимуляция начинается со стимуляции остеогенных клеток для увеличения скорости ремоделирования кости.
Радиоплотное качество биоактивного стекла позволяет проводить послеоперационную оценку.

На заключительной фазе трансформации продолжается процесс регенерации и ремоделирования кости. Со временем стекло полностью преобразуется в кость, восстанавливая естественную анатомию пациента.

Происходит консолидация костей.
Биоактивное стекло S53P4 продолжает реконструироваться в кость в течение многих лет. ^{[ 19 ]}

Подавление роста бактерий

Свойства ингибирования роста бактерий S53P4 обусловлены двумя одновременными химическими и физическими процессами, происходящими, когда биоактивное стекло реагирует с жидкостями организма. Натрий (Na) высвобождается с поверхности биоактивного стекла и вызывает повышение pH (щелочной среды), что неблагоприятно для бактерий, тем самым подавляя их рост. Высвобождающиеся ионы Na, Ca, Si и P вызывают повышение осмотического давления из-за повышения концентрации соли, т.е. среды, в которой бактерии не могут расти. ^{[ 20 ]}

Ссылки

^ Кунья М.Т., Мурса М.А., Нигро С., Клаутау ГБ, Саллес М.Дж. (апрель 2018 г.). «Антибактериальная активность биоактивного стекла S53P4 in vitro в отношении мультирезистентных патогенов, вызывающих остеомиелит и инфекцию протезных суставов» . БМК Инфекционные болезни . 18 (1). BioMed Central : 157. doi : 10.1186/s12879-018-3069-x . ПМК 5883601 . ПМИД 29614973 .
^ Виролайнен П., Хейккиля Дж., Юли-Урпо А., Вуорио Э., Аро Х.Т. (апрель 1997 г.). «Гистоморфометрическое и молекулярно-биологическое сравнение гранул биоактивного стекла и аутогенных костных трансплантатов в ускорении заживления костных дефектов». Журнал исследований биомедицинских материалов . 35 (1): 9–17. doi : 10.1002/(SICI)1097-4636(199704)35:1<9::AID-JBM2>3.0.CO;2-S . ПМИД 9104694 .
^ Чжан Д., Леппяранта О., Мунукка Е., Юленен Х., Вильянен М.К., Ээрола Е. и др. (май 2010 г.). «Антибактериальные эффекты и поведение растворения шести биоактивных стекол». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть А. 93 (2): 475–83. дои : 10.1002/jbm.a.32564 . ПМИД 19582832 .
^ Леппяранта О, Ваахтио М, Пелтола Т, Чжан Д, Хупа Л, Хупа М и др. (февраль 2008 г.). «Антибактериальное действие биоактивных очков на клинически важные анаэробные бактерии in vitro». Журнал материаловедения: Материалы в медицине . 19 (2): 547–51. дои : 10.1007/s10856-007-3018-5 . ПМИД 17619981 . S2CID 21444777 .
^ Драго Л., Де Векки Э., Бортолин М., Тоскано М., Маттина Р., Романо К.Л. (2015). «Противомикробная активность и селекция устойчивости различных составов биостекла S53P4 к штаммам с множественной лекарственной устойчивостью». Будущая микробиология . 10 (8): 1293–9. дои : 10.2217/FMB.15.57 . ПМИД 26228640 .
^ Драго Л., Вассена К., Фену С., Де Векки Э., Синьори В., Де Франческо Р., Романо К.Л. (2014). «Антибиопленочная активность биоактивного стекла S53P4 in vitro». Будущая микробиология . 9 (5): 593–601. дои : 10.2217/fmb.14.20 . ПМИД 24957087 .
^ Jump up to: ^а ^б «Наша история, Стекло в кость» . Боналивые биоматериалы . ООО «Боналив Биоматериалы» . Проверено 11 мая 2020 г.
^ де Вей Местдаг П.Д., Колно Д.Р., Борггревен П.А., Орелио CC, Квак Дж.Дж. (июль 2017 г.). «Облитерация сосцевидного отростка биоактивным стеклом S53P4 в хирургии холестеатомы». Acta Oto-Laryngologica . 137 (7): 690–694. дои : 10.1080/00016489.2017.1279346 . ПМИД 28125327 . S2CID 4520396 .
^ Бернардески Д., Пятигорская Н., Руссо Ф.Ю., Де Сета Д., Коралло Г., Феррари Е. и др. (апрель 2017 г.). «Анатомические, функциональные результаты и качество жизни облитерации сосцевидного отростка и эпитимпанальной области с использованием биоактивного стекла s53p4: проспективное клиническое исследование» (PDF) . Клиническая отоларингология . 42 (2): 387–396. дои : 10.1111/coa.12748 . ПМИД 27608143 . S2CID 1060470 .
^ Вос Дж., де Вей Местдаг П., Колно Д., Борггревен П., Орелио К., Квак Дж. (декабрь 2017 г.). «Облитерация сосцевидного отростка биоактивным стеклом значительно улучшает исход хирургического вмешательства у пациентов с нехолестеатоматозным хроническим средним отитом». Европейский архив оториноларингологии . 274 (12): 4121–4126. дои : 10.1007/s00405-017-4757-7 . ПМИД 28956143 . S2CID 20851852 .
^ Бигони М., Турати М., Занчи Н., Ломбардо А.С., Граси Дж., Омельянюк Р.Дж. и др. (апрель 2019 г.). «Клиническое применение биоактивного стекла S53P4 при инфекциях костей: систематический обзор». Европейский обзор медицинских и фармакологических наук . 23 (2 приложения): 240–251. дои : 10.26355/eurrev_201904_17498 . ПМИД 30977891 . S2CID 109940029 .
^ Годой-Сантос А.Л., Роземберг Л.А., де Сезар-Нетто К., Армстронг Д.Г. (январь 2019 г.). «Использование биоактивного стекла S53P4 при лечении инфицированной стопы Шарко: клинический случай». Журнал ухода за ранами . 28 (Источник 1): С14–С17. doi : 10.12968/jowc.2019.28.Sup1.S14 . ПМИД 30724119 . S2CID 73428010 .
^ Малат Т.А., Гломбитца М., Дамен Дж., Хакс П.М., Штайнхаузен Э. (апрель 2018 г.). «Использование биоактивного стекла S53P4 в качестве заменителя костного трансплантата при лечении хронического остеомиелита и инфицированных несращений - ретроспективное исследование 50 пациентов». Журнал ортопедии и травматологии . 156 (2): 152–159. дои : 10.1055/s-0043-124377 . ПМИД 29665602 . S2CID 263428196 .
^ Линдфорс Н., Гертс Дж., Драго Л., Артс Дж.Дж., Юутилайнен В., Хивонен П. и др. (2017). «Антибактериальное биоактивное стекло S53P4 для лечения хронических инфекций костей - многонациональное исследование». Современный подход к инфекциям ортопедических имплантатов, связанным с биопленками . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 971. стр. 81–92. дои : 10.1007/5584_2016_156 . hdl : 10138/252437 . ISBN 978-3-319-52273-9 . ПМИД 28050878 . S2CID 22072415 .
^ Францин Дж., Рантакокко Дж., Аро Х.Т., Хейнянен Дж., Каяндер С., Гуллихсен Е. и др. (октябрь 2011 г.). «Инструментальный спондилодез при дегенеративном спондилолистезе с использованием биоактивного стекла и аутологичной кости: проспективное 11-летнее наблюдение». Журнал заболеваний позвоночника и методов . 24 (7): 455–61. дои : 10.1097/BSD.0b013e31822a20c6 . ПМИД 21909036 . S2CID 28088570 .
^ Рантакокко Дж., Францен Дж.П., Хейнянен Дж., Каяндер С., Котилайнен Е., Гуллихсен Е., Линдфорс Н.С. (2012). «Заднелатеральный спондилодез с использованием биоактивного стекла S53P4 и аутогенной кости при инструментированных нестабильных взрывных переломах поясничного отдела позвоночника. Проспективное 10-летнее катамнестическое исследование». Скандинавский журнал хирургии . 101 (1): 66–71. дои : 10.1177/145749691210100113 . ПМИД 22414472 . S2CID 38296163 .
^ Сааренпяя И., Хирвонен Ю., Ринне Дж., Францин Ю. (2018). «Новая биоактивная стеклянная замазка (S53P4) в качестве расширителя костного трансплантата при минимально инвазивном пояснично-крестцовом межтеловом спондилодезе» . Технология инвазивной хирургии позвоночника J Minim . 3 (2): 52–8. дои : 10.21182/jmisst.2018.00332 .
^ Линдфорс, Северная Каролина, и др. (2010). «Проспективное рандомизированное 14-летнее последующее исследование биоактивного стекла и аутогенной кости в качестве заменителей костного трансплантата при доброкачественных опухолях кости». J Biomed Mater Res . 94Б (1): 57–64. дои : 10.1002/jbm.b.31636 . ПМИД 20524190 .
^ Bonalive Smart Healing (EN), версия 91308d/3 . ООО «Боналив Биоматериалы» . Проверено 11 мая 2020 г.
^ «Ингибирование роста бактерий гранулами Bonalive®», версия 91310f/1» (PDF) . Bonalive Biomaterials Ltd. Получено 12 июня 2020 г.

[1] Кунья М.Т., Мурса М.А., Нигро С., Клаутау ГБ, Саллес М.Дж. (апрель 2018 г.). «Антибактериальная активность биоактивного стекла S53P4 in vitro в отношении мультирезистентных патогенов, вызывающих остеомиелит и инфекцию протезных суставов» . БМК Инфекционные болезни . 18 (1). BioMed Central : 157. doi : 10.1186/s12879-018-3069-x . ПМК 5883601 . ПМИД 29614973 .

[2] Виролайнен П., Хейккиля Дж., Юли-Урпо А., Вуорио Э., Аро Х.Т. (апрель 1997 г.). «Гистоморфометрическое и молекулярно-биологическое сравнение гранул биоактивного стекла и аутогенных костных трансплантатов в ускорении заживления костных дефектов». Журнал исследований биомедицинских материалов . 35 (1): 9–17. doi : 10.1002/(SICI)1097-4636(199704)35:1<9::AID-JBM2>3.0.CO;2-S . ПМИД 9104694 .

[3] Чжан Д., Леппяранта О., Мунукка Е., Юленен Х., Вильянен М.К., Ээрола Е. и др. (май 2010 г.). «Антибактериальные эффекты и поведение растворения шести биоактивных стекол». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть А. 93 (2): 475–83. дои : 10.1002/jbm.a.32564 . ПМИД 19582832 .

[4] Леппяранта О, Ваахтио М, Пелтола Т, Чжан Д, Хупа Л, Хупа М и др. (февраль 2008 г.). «Антибактериальное действие биоактивных очков на клинически важные анаэробные бактерии in vitro». Журнал материаловедения: Материалы в медицине . 19 (2): 547–51. дои : 10.1007/s10856-007-3018-5 . ПМИД 17619981 . S2CID 21444777 .

[5] Драго Л., Де Векки Э., Бортолин М., Тоскано М., Маттина Р., Романо К.Л. (2015). «Противомикробная активность и селекция устойчивости различных составов биостекла S53P4 к штаммам с множественной лекарственной устойчивостью». Будущая микробиология . 10 (8): 1293–9. дои : 10.2217/FMB.15.57 . ПМИД 26228640 .

[6] Драго Л., Вассена К., Фену С., Де Векки Э., Синьори В., Де Франческо Р., Романо К.Л. (2014). «Антибиопленочная активность биоактивного стекла S53P4 in vitro». Будущая микробиология . 9 (5): 593–601. дои : 10.2217/fmb.14.20 . ПМИД 24957087 .

[Larry-7] Jump up to: ^а ^б «Наша история, Стекло в кость» . Боналивые биоматериалы . ООО «Боналив Биоматериалы» . Проверено 11 мая 2020 г.

[8] де Вей Местдаг П.Д., Колно Д.Р., Борггревен П.А., Орелио CC, Квак Дж.Дж. (июль 2017 г.). «Облитерация сосцевидного отростка биоактивным стеклом S53P4 в хирургии холестеатомы». Acta Oto-Laryngologica . 137 (7): 690–694. дои : 10.1080/00016489.2017.1279346 . ПМИД 28125327 . S2CID 4520396 .

[9] Бернардески Д., Пятигорская Н., Руссо Ф.Ю., Де Сета Д., Коралло Г., Феррари Е. и др. (апрель 2017 г.). «Анатомические, функциональные результаты и качество жизни облитерации сосцевидного отростка и эпитимпанальной области с использованием биоактивного стекла s53p4: проспективное клиническое исследование» (PDF) . Клиническая отоларингология . 42 (2): 387–396. дои : 10.1111/coa.12748 . ПМИД 27608143 . S2CID 1060470 .

[10] Вос Дж., де Вей Местдаг П., Колно Д., Борггревен П., Орелио К., Квак Дж. (декабрь 2017 г.). «Облитерация сосцевидного отростка биоактивным стеклом значительно улучшает исход хирургического вмешательства у пациентов с нехолестеатоматозным хроническим средним отитом». Европейский архив оториноларингологии . 274 (12): 4121–4126. дои : 10.1007/s00405-017-4757-7 . ПМИД 28956143 . S2CID 20851852 .

[11] Бигони М., Турати М., Занчи Н., Ломбардо А.С., Граси Дж., Омельянюк Р.Дж. и др. (апрель 2019 г.). «Клиническое применение биоактивного стекла S53P4 при инфекциях костей: систематический обзор». Европейский обзор медицинских и фармакологических наук . 23 (2 приложения): 240–251. дои : 10.26355/eurrev_201904_17498 . ПМИД 30977891 . S2CID 109940029 .

[12] Годой-Сантос А.Л., Роземберг Л.А., де Сезар-Нетто К., Армстронг Д.Г. (январь 2019 г.). «Использование биоактивного стекла S53P4 при лечении инфицированной стопы Шарко: клинический случай». Журнал ухода за ранами . 28 (Источник 1): С14–С17. doi : 10.12968/jowc.2019.28.Sup1.S14 . ПМИД 30724119 . S2CID 73428010 .

[13] Малат Т.А., Гломбитца М., Дамен Дж., Хакс П.М., Штайнхаузен Э. (апрель 2018 г.). «Использование биоактивного стекла S53P4 в качестве заменителя костного трансплантата при лечении хронического остеомиелита и инфицированных несращений - ретроспективное исследование 50 пациентов». Журнал ортопедии и травматологии . 156 (2): 152–159. дои : 10.1055/s-0043-124377 . ПМИД 29665602 . S2CID 263428196 .

[14] Линдфорс Н., Гертс Дж., Драго Л., Артс Дж.Дж., Юутилайнен В., Хивонен П. и др. (2017). «Антибактериальное биоактивное стекло S53P4 для лечения хронических инфекций костей - многонациональное исследование». Современный подход к инфекциям ортопедических имплантатов, связанным с биопленками . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 971. стр. 81–92. дои : 10.1007/5584_2016_156 . hdl : 10138/252437 . ISBN 978-3-319-52273-9 . ПМИД 28050878 . S2CID 22072415 .

[15] Францин Дж., Рантакокко Дж., Аро Х.Т., Хейнянен Дж., Каяндер С., Гуллихсен Е. и др. (октябрь 2011 г.). «Инструментальный спондилодез при дегенеративном спондилолистезе с использованием биоактивного стекла и аутологичной кости: проспективное 11-летнее наблюдение». Журнал заболеваний позвоночника и методов . 24 (7): 455–61. дои : 10.1097/BSD.0b013e31822a20c6 . ПМИД 21909036 . S2CID 28088570 .

[16] Рантакокко Дж., Францен Дж.П., Хейнянен Дж., Каяндер С., Котилайнен Е., Гуллихсен Е., Линдфорс Н.С. (2012). «Заднелатеральный спондилодез с использованием биоактивного стекла S53P4 и аутогенной кости при инструментированных нестабильных взрывных переломах поясничного отдела позвоночника. Проспективное 10-летнее катамнестическое исследование». Скандинавский журнал хирургии . 101 (1): 66–71. дои : 10.1177/145749691210100113 . ПМИД 22414472 . S2CID 38296163 .

[17] Сааренпяя И., Хирвонен Ю., Ринне Дж., Францин Ю. (2018). «Новая биоактивная стеклянная замазка (S53P4) в качестве расширителя костного трансплантата при минимально инвазивном пояснично-крестцовом межтеловом спондилодезе» . Технология инвазивной хирургии позвоночника J Minim . 3 (2): 52–8. дои : 10.21182/jmisst.2018.00332 .

[18] Линдфорс, Северная Каролина, и др. (2010). «Проспективное рандомизированное 14-летнее последующее исследование биоактивного стекла и аутогенной кости в качестве заменителей костного трансплантата при доброкачественных опухолях кости». J Biomed Mater Res . 94Б (1): 57–64. дои : 10.1002/jbm.b.31636 . ПМИД 20524190 .

[19] Bonalive Smart Healing (EN), версия 91308d/3 . ООО «Боналив Биоматериалы» . Проверено 11 мая 2020 г.

[20] «Ингибирование роста бактерий гранулами Bonalive®», версия 91310f/1» (PDF) . Bonalive Biomaterials Ltd. Получено 12 июня 2020 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]