actabiomedicaActa Biomedica ScientificaActa Biomedica Scientifica2541-94202587-9596Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems10.29413/ABS.2023-8.2.24actabiomedica-4098Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL RESEARCHESОсобенности интеграции двухслойного металлотрикотажа из никелида титана при замещении торакоабдоминального дефекта в экспериментеFeatures of the integration of two-layer metal knitwear made of titanium nickelide during the replacement of a thoracoabdominal defect in the experimenthttps://orcid.org/0000-0002-5674-0177ТопольницкийЕ. Б.TopolnitskiyE. B.

Топольницкий Евгений Богданович – доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры хирургии с курсом мобилизационной подготовки и медицины катастроф, Сибирский ГМУ; ведущий научный сотрудник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов, Национальный исследовательский Томский ГУ.

634050, Томск, Московский тракт, 2; 634050, Томск, пр. Ленина, 36

Evgeniy B. Topolnitskiy – Dr. Sc. (Med.), Docent, Professor at the Department of Surgery with a Course of Mobilization Training and Disaster Medicine, Siberian SMU; Leading Research Officer at the Laboratory of Superelastic Biointerfaces, NRTSU

Moskovskiy tract 2, Tomsk 634050; Lenina ave. 36, Tomsk 634050

e_topolnitskiy@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0011-8370ШеферН. А.SheferN. A.

Шефер Николай Анатольевич – кандидат медицинских наук, ассистент кафедры хирургии с курсом мобилизационной подготовки и медицины катастроф.

634050, Томск, Московский тракт, 2

Nikolay A. Shefer – Cand. Sc. (Med.), Teaching Assistant at the Department of Surgery with a Course of Mobilization Training and Disaster Medicine.

Moskovskiy tract 2, Tomsk 634050

NAschefer@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4615-5270МарченкоЕ. С.MarchenkoE. S.

Марченко Екатерина Сергеевна – кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией сверхэластичных биоинтерфейсов.

634050, Томск, пр. Ленина, 36

Ekaterina S. Marchenko – Cand. Sc. (Phys.-Math.), Head of the Laboratory of Superelastic Biointerfaces.

Lenina ave. 36, Tomsk 634050

marchenko84@vtomske.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9863-9464ФоминаТ. И.FominaT. I.

Фомина Татьяна Ивановна – кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отдела лекарственной токсикологии, Научно-исследовательский институт фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга.

634028, Томск, пр. Ленина, 3

Tatyana I. Fomina – Cand. Sc. (Med.), Senior Research Officer at the Department of Drug Toxicology, Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine.

Lenina ave. 3, Tomsk 634028

https://orcid.org/0000-0001-5915-6323МихедР. А.MikhedR. A.

Михед Роман Александрович – аспирант кафедры хирургии с курсом мобилизационной подготовки и медицины катастроф.

634050, Томск, Московский тракт, 2

Roman A. Mikhed – Postgraduate at the Department of Surgery with a Course of Mobilization Training and Disaster Medicine.

Moskovskiy tract 2, Tomsk 634050

roma4521@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6670-9010ЦыденоваА. Н.TsydenovaА. N.

Цыденова Алтана Нанзатовна – аспирант кафедры хирургии с курсом мобилизационной подготовки и медицины катастроф.

634050, Томск, Московский тракт, 2

Altana N. Tsydenova – Postgraduate at the Department of Surgery with a Course of Mobilization Training and Disaster Medicine.

Moskovskiy tract 2, Tomsk 634050

doc.tsydenova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7077-1554ГаринА. С.GarinA. S.

Гарин Александр Сергеевич – аспирант, инженер-исследователь лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов.

634050, Томск, пр. Ленина, 36

Alexander S. Garin – Postgraduate, Research Engineer at the Laboratory of Superelastic Biointerfaces.

Lenina ave. 36, Tomsk 634050

Stik-020@mail.ruФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»Siberian State Medical University; National Research Tomsk State UniversityФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииSiberian State Medical UniversityФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»National Research Tomsk State UniversityНаучно-исследовательский институт фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга, ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences20230505202382244253Copyright © Топольницкий Е.Б., Шефер Н.А., Марченко Е.С., Фомина Т.И., Михед Р.А., Цыденова А.Н., Гарин А.С., 20232023Топольницкий Е.Б., Шефер Н.А., Марченко Е.С., Фомина Т.И., Михед Р.А., Цыденова А.Н., Гарин А.С.Topolnitskiy E.B., Shefer N.A., Marchenko E.S., Fomina T.I., Mikhed R.A., Tsydenova А.N., Garin A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.actabiomedica.ru/jour/article/view/4098Цель исследования

Цель исследования. Изучить в эксперименте морфологические особенности тканевой интеграции двухслойного металлотрикотажа из никелида титана (TiNi) при замещении торакоабдоминальных дефектов.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведена серия экспериментов на 40 крысах линии Wistar. Экспериментальные животные были разделены на две группы сравнения: в группе А (n = 20) замещение дефекта осуществляли с применением двухслойной трикотажной ленты из TiNi; в группе В (n = 20) использовался сетчатый имплант из полипропилена. Техника операции и особенности содержания у животных в группах не отличались. Животных выводили из эксперимента через 14, 30, 60 и 90 суток после операции. Изучали макроскопические структурные особенности в месте фиксации имплантата к тканям и на участках контакта с подлежащими органами, оценивали воспалительный процесс. Проводили гистологическое и электронно-микроскопическое исследование с оценкой особенностей интеграции тканей сквозь сетчатую структуру металлотрикотажа.

Результаты

Результаты. В ходе роста животных и набора веса через 30 суток в четырёх случаях в группе В отмечено появление деформации в месте фиксации импланта к грудной стенке, в одном случае участок деформации был расположен по латеральному краю брюшной стенки. Среди животных в группе А подобных изменений не зафиксировано. При гистологическом исследовании и электронной микроскопии отмечено, что шероховатая микропористая структура проволоки из TiNi, а также биомеханическое поведение двухслойного металлотрикотажа обеспечивают оптимальную интеграцию эндопротеза в тканях организма, формируя эластичный каркас, близкий к естественному. В группе В, напротив, реакция организма, вызванная имплантированным полипропиленовым протезом, характеризовалась более выраженным фиброзом, а интеграция ткани сквозь сетчатую структуру импланта не прослеживалась.

Заключение

Заключение. Двухслойный металлотрикотаж из TiNi, используемый для замещения сложных структур торакоабдоминальной зоны, показал многообещающие результаты, что открывает перспективы для дальнейших клинических исследований.

The aim of investigation was to study experimentally the morphological features of tissue integration of two-layer titanium nickelide (TiNi) knitwear when replacing thoracoabdominal defects.

Materials and methods

Materials and methods. The experiments were carried out on 40 Wistar rats. The experimental animals were divided into two comparison groups: in Group A (n = 20) the defect was replaced using a two-layer knitted tape made of TiNi, in Group B (n = 20) a polypropylene mesh implant was used. The technique of the operation and the peculiarities of keeping the animals did not differ. Animals were taken out after 14, 30, 60 and 90 days of experiment. The macroscopic structural features at the site of implant fixation to tissues and at the sites of contact with underlying organs were studied, and the inflammatory process was assessed. The histological and electron microscopic study was carried out with an assessment of the features of tissue integration through the mesh structure of knitwear.

Results

Results. Thirty days after the surgery in four cases of Group B the appearance of the chest wall deformation at the site of implant fixation was noted, in one case the deformation site was located along the lateral edge of the abdominal wall. Among the animals of Group A no such changes were recorded. The histological and electron microscopy examination revealed that the porous structure of the TiNi wire, as well as the biomechanical and biochemical properties of the two-layer metal knitwear, ensure optimal integration of the endoprosthesis in the body tissues, forming an elastic frame close to natural. In Group B, on the contrary, the reaction of the body caused by the implanted polypropylene prosthesis was characterized by more pronounced fibrosis, and tissue integration through the mesh structure of the implant was not observed.

Conclusion

Conclusion. Two-layer TiNi knitwear in the replacement of complex structures of the thoracoabdominal zone showed promising results, which opens up prospects for further clinical research.

двухслойный металлотрикотажникелид титанасетчатый имплантзамещение пострезекционных дефектовинтеграция в тканяхбиосовместимостьtwo-layer knitweartitanium nickelidemesh implantreplacement of post-resection defectstissue integrationbiocomparabilityРабота выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России, проект № FSWM-2020-0022ReferencesDanker SJ, Mericli AF, Rice DC, Santos DA, Butler CE. Custom 3D-printed titanium implant for reconstruction of a composite chest and abdominal wall defect. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2021; 9(11): e3885. doi: 10.1097/GOX.0000000000003885Danker SJ, Mericli AF, Rice DC, Santos DA, Butler CE. Custom 3D-printed titanium implant for reconstruction of a composite chest and abdominal wall defect. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2021; 9(11): e3885. doi: 10.1097/GOX.0000000000003885Говоровская Е.А., Гнилосыр П.А., Козлов В.В., Хмара М.Б. Оперативное лечение послеоперационных вентральных грыж с учётом параметров натяжения тканей. Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2020; 10(12): 331-332.Govorovskaya EA, Gnilosyr PA, Kozlov VV, Khmara MB. Surgical treatment of postoperative ventral hernias, taking into account the parameters of tissue tension. Bulletin of Medical Internet Conferences. 2020; 10(12): 331-332. (In Russ.).Лазаренко В.А., Иванов С.В., Иванов И.С., Цуканов А.В. Профилактика компартмент-синдрома при пластике у больных с вентральными грыжами. Курский научно-практический вестник Человек и его здоровье. 2015; 2: 35-37.Lazarenko VA, Ivanov SV, Ivanov IS, Tsukanov AV. Prevention of compartment syndrome in patients with plastic of ventral hernias. Kursk Scientific and Practical Bulletin “Man and His Health”. 2015; 2: 35-37. (In Russ.).Chilintseva N, Brigand C, Meyer C, Rohr S. Laparoscopic prosthetic hiatal reinforcement for large hiatal hernia repair. J Vasc Surg. 2012; 49(3): e215-e220. doi: 10.1016/j.jviscsurg.2012.01.006Chilintseva N, Brigand C, Meyer C, Rohr S. Laparoscopic prosthetic hiatal reinforcement for large hiatal hernia repair. J Vasc Surg. 2012; 49(3): e215-e220. doi: 10.1016/j.jviscsurg.2012.01.006Ribeiro WG, Nascimento ACC, Ferreira LB, Marchi DD, Rego GM, Maeda CT, et al. Analysis of tissue inflammatory response, fibroplasia, and foreign body reaction between the polyglactin suture of abdominal aponeurosis in rats and the intraperitoneal implant of polypropylene, polypropylene/polyglecaprone and polyester/porcine collagen meshes. Acta Cir Bras. 2021; 36(7): e360706. doi: 10.1590/ACB360706Ribeiro WG, Nascimento ACC, Ferreira LB, Marchi DD, Rego GM, Maeda CT, et al. Analysis of tissue inflammatory response, fibroplasia, and foreign body reaction between the polyglactin suture of abdominal aponeurosis in rats and the intraperitoneal implant of polypropylene, polypropylene/polyglecaprone and polyester/porcine collagen meshes. Acta Cir Bras. 2021; 36(7): e360706. doi: 10.1590/ACB360706Топольницкий Е.Б., Дамбаев Г.Ц., Шефер Н.А., Ходоренко В.Н., Фомина Т.И., Гюнтер В.Э. Замещение пострезекционных дефектов перикарда, диафрагмы, грудной стенки сетчатым имплантатом из никелида титана. Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2012; 1(40): 14-21.Topolnitsky EB, Dambaev GTs, Shefer NA, Khodorenko VN, Fomina TI, Gunter VE. Replacement of post-resection defects of the pericardium, diaphragm, chest wall with a titanium nickelide mesh implant. Issues of Reconstructive and Plastic Surgery. 2012; 1(40): 14-21. (In Russ.).Biondo-Simоes MLP, Sichciopi AA, Ioshii SO, Robes RR, Biondo-Simões R. Comparative study of fibrosis induced by Marlex, Parietex Composite, Vicryl and Ultrapro meshes. Acta Cir Bras. 2018; 33(9): 792-798. doi: 10.1590/s0102-865020180090000007Biondo-Simоes MLP, Sichciopi AA, Ioshii SO, Robes RR, Biondo-Simões R. Comparative study of fibrosis induced by Marlex, Parietex Composite, Vicryl and Ultrapro meshes. Acta Cir Bras. 2018; 33(9): 792-798. doi: 10.1590/s0102-865020180090000007Kelly M, Macdougall K, Olabisi O, McGuire N. In vivo response to polypropylene following implantation in animal models: A review of biocompatibility. Int Urogynecol J. 2017; 28(2): 171-180. doi: 10.1007/s00192-016-3029-1Kelly M, Macdougall K, Olabisi O, McGuire N. In vivo response to polypropylene following implantation in animal models: A review of biocompatibility. Int Urogynecol J. 2017; 28(2): 171-180. doi: 10.1007/s00192-016-3029-1Берещенко В.В., Лызиков А.Н., Надыров Э.А., Кондрачук А.Н. Сравнительная морфологическая характеристика реакции тканей экспериментальных животных на имплантацию модифицированных полипропиленовых сетчатых эндопротезов. Новости хирургии. 2021; 29(6): 645-653. doi: 10.18484/23050047.2021.6.645Bereshchenko VV, Lyzikov AN, Nadyrov EA, Kondrachuk AN. Comparative morphological features of subcutaneous tissue of experimental animals in response to the implantation with modified polypropylene mesh endoprosthesis. Novosti khirurgii. 2021; 29(6): 645-653. (In Russ.). doi: 10.18484/23050047.2021.6.645Миронова Т.Е., Коптев В.Ю., Афонюшкин В.Н., Бехтольд А.А. Исследование реакции тканей организма лабораторных животных на биополимерный материал на основе бактериальной целлюлозы. Актуальные вопросы ветеринарной биологии. 2021; 4(52): 43-48. doi: 10.24412/2074-5036-2021-4-43-48Mironova TE., Koptev VYu, Afonyushkin VN, Bekhtold AA. Study of the response of the tissues of the laboratory animals to biopolymer material based on bacterial cellulose. Actual Questions of Veterinary Biology. 2021; 4(52): 43-48. (In Russ.). doi: 10.24412/2074-5036-2021-4-43-48Ирьянов Ю.М., Чернов В.Ф., Радченко С.А., Чернов А.В. Пластическая эффективность различных имплантатов при замещении дефектов мягких и костных тканей. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013; 155(4): 517-520.Iryanov YuM, Chernov VF, Radchenko SA, Chernov AV. Plastic efficiency of various implants in the replacement of soft and bone tissue defects. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2013; 155(4): 517-520. (In Russ.).Топольницкий Е.Б., Дамбаев Г.Ц., Ходоренко В.Н., Фомина Т.И., Шефер Н.А., Гюнтер В.Э. Реакция тканей на сетчатый имплантат из никелида титана после замещения пострезекционных дефектов анатомических структур грудной клетки. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2012; 153(3): 366-370.Topolnitskiy EB, Dambaev GTs, Khodorenko VN, Fomina TI, Shefer NA, Gunther VE. Tissue response to a titanium nickelide mesh implant after replacement of post-resection defects in the anatomical structures of the chest. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2012; 153(3): 366-370. (In Russ.).Липатов В.А., Северинов Д.А., Крюков А.А. Этические и правовые аспекты проведения экспериментальных биомедицинских исследований in vivo. Часть I. Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2019: 27(1): 80-92. doi: 10.23888/PAVLOVJ201927180-92Lipatov VA, Kryukov AA, Severinov DA, Saakyan AR. Ethical and legal aspects of in vivo experimental biomedical research. Part I. I.P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2019: 27(1): 80-92. (In Russ.). doi: 10.23888/PAVLOVJ201927180-92Липатов В.А., Северинов Д.А., Крюков А.А., Саакян А.Р. Этические и правовые аспекты проведения экспериментальных биомедицинских исследований in vivo. Часть II. Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2019; 27(2): 245-257. doi: 10.23888/PAVLOVJ2019272245-257Lipatov VA, Kryukov AA, Severinov DA, Saakyan AR. Ethical and legal aspects of in vivo experimental biomedical research of the conduct. Part II. I.P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2019; 27(2): 245-257. (In Russ.). doi: 10.23888/PAVLOVJ2019272245-257Gunther VE, Chekalkin TL, Kim JS, Hodorenko V. The equilibrium of martensite shear stress at phase transitions in TiNi-based alloys. Adv Mat Lett. 2015; 6(1): 8-12. doi: 10.5185/AMLETT.2015.5597Gunther VE, Chekalkin TL, Kim JS, Hodorenko V. The equilibrium of martensite shear stress at phase transitions in TiNi-based alloys. Adv Mat Lett. 2015; 6(1): 8-12. doi: 10.5185/AMLETT.2015.5597Дамбаев Г.Ц., Топольницкий Е.Б., Гюнтер В.Э., Шефер Н.А., Фомина Т.И. Имплантаты с памятью формы в торакальной хирургии. Томск: НПП МИЦ; 2016.Dambaev GTs, Topolnitsky EB, Gunter VE, Shefer NA, Fomina TI. Shape memory implants in thoracic surgery. Tomsk; 2016. (In Russ.).Yasenchuk YF, Marchenko ES, Gunter SV, Baigonakova GA, Kokorev OV, Volinsky AA, et al. Softening effects in biological tissues and NiTi knitwear during cyclic loading. Materials. 2021; 14(21): 6256. doi: 10.3390/ma14216256Yasenchuk YF, Marchenko ES, Gunter SV, Baigonakova GA, Kokorev OV, Volinsky AA, et al. Softening effects in biological tissues and NiTi knitwear during cyclic loading. Materials. 2021; 14(21): 6256. doi: 10.3390/ma14216256

The authors declare that there are no conflicts of interest present.