Результаты подкожной имплантации биоматериала Nanoskin® морским свинкам

     Веки играют ключевую роль в защите глазного яблока, поэтому при их повреждении необходимо максимальное восстановление их структуры. При проведении реконструктивной хирургии может понадобиться аутологичный материал: для восстановления передней пластинки век – кожа, а для восстановления задней пластинки – хрящ ушной раковины, слизистая оболочка губы, надкостница, носовая перегородка или твердое небо (Gu J. et al., Fernandes J.B.V. et al.). Взятие аутологичной ткани увеличивает время операции, сопровождается болезненностью и длительным восстановлением после вмешательства. Использование гомологичного материала также возможно, но требует контролируемого способа подготовки и проверки его качества для предотвращения передачи различных заболеваний. Благодаря недавним достижениям тканевой инженерии появляются новые альтернативы донорским тканям.

    В состав задней пластинки век входит хрящ, поэтому при реконструкции век требуется ткань с похожими свойствами. В литературе имеются сообщения об успешном восстановлении век при помощи Integra (Integra Life Sciences Corporation, Plainsboro, NJ, США) – искусственной кожи состоящей из бычьего коллагена с добавлением гликозаминогликанов и силикона (Thinda S. et al.). При помощи ацеллюлярной дермы, прикрытой кожным лоскутом, было успешно проведено полное восстановление всей толщины века при рубцовом завороте (Gu J. et al.). Однако авторы сообщили о потенциальной возможности сокращения трансплантата и формирования гранулем.

    В другой публикации описано применение свиного ацеллюлярного трансплантата, пересаженного морским свинкам, но в результате операции произошла абсорбция материала, что было расценено как неудача (Hoyama E. et al.).

    Хороший результат был получен Culican S.M. et al. при использовании Apligraf (Organogenesis Inc., Canton, MA, США) при использовании искусственной кожи для восстановления передней пластинки века ребенку с рубцовым заворотом вследствие врожденного ихтиоза.

    Enduragen (Tissue Science Laboratories, Aldershot, Reino Unido) представляет собой свиной ацеллюлярный матрикс дермы, который был успешно использован в качестве промежуточного трансплантата у 69 пациентов (129 глаз). Однако авторы сообщили о 13 случаях осложнений, которые, по-видимому, были в большей степени связаны с самой процедурой, а не с реакцией на использованный материал (McCord C. et al.).

    Очевидна высокая потребность в искусственной ткани, которая могла бы успешно использоваться при реконструкции век.

    Цель – оценить возможности применения нового биоматериала Nanoskin® для восстановления задней пластинки век.

    Nanoskin® производится компанией Innovatecs (Sao Carlos, SP, Бразилия) и представляет собой бактериальную целлюлозу, продуцируемую бактериями Acetobacter xylinum на питательной среде в виде зеленого чая. Для данного исследования были приготовлены мембраны Nanoskin® размером 2х2 см, которые упаковывали вручную и стерилизовали гамма-излучением. В исследование были включены 40 морских свинок в возрасте 6 месяцев, которые были разделены на две группы. В группе 1 проводилась имплантация Nanoskin® без желатинового покрытия, а в группе 2 – имплантация Nanoskin®, имевшей желатиновое покрытие с обеих сторон. В качестве желатина использовался Royal Brand unflavored gelatin (Kraft Foods, Chicago, IL, США).

    Операция выполнялась в асептических условиях под анестезией (интраперитонеальное введение анестетика). Имплантация Nanoskin® проводилась в карман на спинке животного, сформированный лезвием между кожей и мышцами. Накладывались швы (мононейлон 6-0). В конце операции выполнялась интраперитонеальная инъекция антибиотика.

    Животных наблюдали ежедневно, оценивая их общий статус и состояние зоны операции. По пять животных из каждой группы умерщвлялись на 7-й, 30-й, 90-й и 180-й день после имплантации Nanoskin®. Область имплантации подвергалась морфологическому, гистологическому исследованию и электронной микроскопии.

    Клиническое наблюдение. У всех животных отмечалась хорошая реакция на имплантацию без признаков воспаления в зоне вмешательства. Одна морская свинка умерла вскоре после операции, скорее всего, вследствие гиперчувствительности к препаратам анестезии. После эвтаназии имплантат Nanoskin® не удалось обнаружить у 1 животного в группе 1 на 90-й день после операции, у 2 животных в группе 1 и у 3 животных в группе 2 на 180-й день после операции. По всей вероятности это было связано с миграцией имплантата под кожей во время движений подопытных животных.

    Микроскопическое исследование. Результаты микроскопического исследования были одинаковы в обеих группах. Через 7 дней после операции имплантат был инертным и определялся в виде нескольких параллельных слоев волокон. Биоматериал был окружен псевдокапсулой, состоящей из молодых фибробластов и воспалительных клеток, преимущественно нейтрофилов (рис. 1 A, Б). Через 30 дней в области имплантата появлялась неоваскуляризация с наличием клеток крови, имелись признаки умеренного воспаления с уменьшением количества иммунных клеток, вокруг имплантата определялись более зрелые фибробласты (рис. 1 В, Г). Через 90 дней между слоями обнаруживались клетки в несколько большем количестве в группе 1 по сравнению с группой 2 (рис. 1 Д, Е). Через 180 дней имплантат оставался инертным, слои волокон не были параллельны, а промежутки между слоями стали больше. Биоматериал окружала тонкая псевдокапсула из фибробластов и небольшого количества воспалительных клеток (рис. 1 З, И).

    Морфометрическое исследование. Воспалительная реакция была более выражена в начале эксперимента, с течением времени количество воспалительных клеток уменьшалось в обеих группах. Признаки воспаления на начальном этапе были несколько более выражены в группе (р< 0,05).

    Ультраструктурное исследование. Через 7 дней после имплантации, Nanoskin® определялся при электронной микроскопии в виде пучка тонких волокон параллельных друг другу с примесью фибробластов, воспалительных клеток и наличием мелких кровеносных сосудов (рис. 2 A, Б). Через 6 месяцев имплантат оставался инертным с минимальными признаками воспалительной реакции, более выраженной волокнистой структурой с увеличенными промежутками между волокнами и примесью фибробластов (рис. 1 В, Г).

    Целлюлоза, продуцируемая бактериями, успешно применяется в наши дни по различным биомедицинским показаниям, включая имплантацию, использование в качестве каркаса для тканей для биоинженерии, носителя лекарственных средств и для производства перевязочного материала (Rajwade J.M. et al., Sulaeva I. et al.).

    Бактериальная целлюлоза имеет волокнистую структуру, напоминающую экстрацеллюляный матрикс (Rajwade J.M. et al., Wippermann J. et al.). Такое строение способствует тому, что окружающие клетки могут использовать имплантат в качестве поддерживающего материала для регенерации. Примером этого является появление фибробластов, воспалительных клеток и новых кровеносных сосудов вокруг имплантата и между его волокнами.

    Результаты применения Nanoskin®, покрытого и непокрытого желатином, были одинаковы. Желатин был добавлен к материалу с целью создания гладкой поверхности, которая могла бы прилегать к глазному яблоку, и в большей степени имитировала бы заднюю пластинку века при реконструктивной операции.

    В проведенном эксперименте были получены хорошие результаты применения Nanoskin®. По мнению авторов, Nanoskin® обладает хорошим потенциалом для применения его в качестве биоматериала для замещения задней пластинки век.

    

    Kryscia Natsuaki Kamingakura, Silvana Sue Sato, Patricia Sugino et al. Nanoskin subcutaneous implant in guinea pigs. Ophthalmic Plastic and Reconstructive Surgery. 2018;34(2):136-139.