ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ...............................................................................................6
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ ..................................................................7
ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................................8
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................................14
1.1 Структурно-функциональная организация костной ткани...........................................14
1.2 Строение внеклеточного матрикса костной ткани........................................................18
1.3 Механизм минерализация костного матрикса ...............................................................22
1.4 Роль неколлагеновых белков, гликозоаминогликанов и микроэлементов в
организации и функционировании костной ткани ..............................................................27
1.4.1 Белки, содержащие γ-карбоксиглутаминовую кислоту ...................................27
1.4.2 Гликопротеины костной ткани ................................................................................28
1.4.3 Малые интегрин-связывающие лиганды, N-связанные
гликопротеины/SIBLINGs.................................................................................................29
1.4.4 Роль протеогликанов в организации и функционировании костной ткани ........30
1.4.5 Роль микроэлементов в организации и функционировании костной ткани .......31
1.5 Использование кальций-фосфатных соединений в качестве остеопластических
материалов...............................................................................................................................32
1.6 Биологические свойства и молекулярно-клеточные механизмы биоинтеграции и
отторжения кальций-фосфатных материалов ......................................................................35
1.6.1 Остеокондуктивные свойства кальций-фосфатных биоматериалов....................36
1.6.2 Остеоиндуктивные свойства кальций-фосфатных биоматериалов .....................36
1.6.3 Взаимодействие кальций-фосфатных материалов с клетками, связанными с
ангиогенезом.......................................................................................................................40
1.6.4 Взаимодействие между кальций-фосфатными материалами и клетками,
ассоциированными с воспалением...................................................................................41
1.6.5 Провоспалительные свойства кальций-фосфатных материалов..........................42
1.6.6 Механизмы резорбции материалов на основе кальций-фосфатных соединений
..............................................................................................................................................46
1.7 Влияние физико-химических свойств кальций-фосфатных материалов на их
биологические свойства .........................................................................................................48
1.7.1 Влияние фазового состава и растворимости на биологические свойства
кальций-фосфатных материалов ......................................................................................48
1.7.2 Влияние пористости кальций-фосфатных материалов на их биологические
свойства...............................................................................................................................50
1.7.3 Влияние топографии и поверхностного заряда кальций-фосфатных
биоматериалов на их биологические свойства ...............................................................51
3
1.7.4 Влияние размера частиц на биологические свойства кальций-фосфатных
биоматериалов....................................................................................................................53
1.8 Современные подходы повышения биосовместимости и остеогенных свойств
кальций-фосфатных биоматериалов .....................................................................................54
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.................................................................................58
2.1 Материалы.........................................................................................................................58
2.1.1 Культуры клеток .......................................................................................................58
2.1.2 Кальций-фосфатные материалы.........................................................................58
2.1.2.1 Синтез и физико-химические свойства гидратированной кальцийфосфатной пасты, подвергшейся температурной обработке....................................58
2.1.2.2 Синтез и физико-химические свойства низкотемпературной
гидратированной кальций-фосфатной пасты .............................................................60
2.1.2.3 Синтез и исследование физико-химических свойств порошкообразных
дигидрата дикальцийфосфата, октакальций фосфата и его Sr-замещенных
модификаций .................................................................................................................63
2.1.2.4 Низкотемпературный гидроксиапатит ............................................................69
2.1.3 Деминерализованный костный матрикс .................................................................70
2.1.4 Реминерализованный костный матрикс..................................................................70
2.1.5 Экспериментальные животные................................................................................72
2.2 Методы...............................................................................................................................72
2.2.1 Стерилизация кальций-фосфатных биоматериалов ..............................................72
2.2.2 Исследование физико-химических свойства кальций-фосфатных
биоматериалов....................................................................................................................72
2.2.2.1 Рентгенофазовый анализ ..................................................................................72
2.2.2.2 Рентгенофлуоресцетный анализ ......................................................................73
2.2.2.3 ИК спектроскопия .............................................................................................73
2.2.2.5 Сканирующая электронная микроскопия .......................................................73
2.2.2.5.1 Исследование поверхности материалов методом сканирующей
электронной микроскопии.......................................................................................73
2.2.2.5.2 Исследование клеточной поверхности методом сканирующей
электронной микроскопии.......................................................................................73
2.2.2.6 Микрокомпьютерная томография ...................................................................74
2.2.2.7 Измерение адсорбции белка.............................................................................74
2.2.2.8 Измерение остаточной ДНК в деминерализованном костном матриксе и
крошке ............................................................................................................................74
2.2.2.9 Измерение остаточного Ca2+ в деминерализованном костном матриксе и
крошке ............................................................................................................................75
2.2.3 Методы исследованиях биологических свойств материалов ...............................75
2.2.3.1 Анализ цитотоксического действия КФС на клеточные культуры..............75
4
2.2.3.2 Анализ жизнеспособности клеток и степени их распластывания методом
флуоресцентной микроскопии.....................................................................................76
2.2.3.3 Проточная цитотометрия..................................................................................77
2.2.3.3.1 Измерение содержания кислых компартментов.....................................77
2.2.3.3.2 Измерение потенциала митохондриальной мембраны..........................77
2.2.3.3.3 Измерение продукции внутриклеточных активных форма кислорода 77
2.2.3.4 Конфокальная микроскопия.............................................................................78
2.2.3.4.1 Исследования цитотоксических и адгезивных свойств материалов ....78
2.2.3.4.2 Исследование содержания кислых компартментов и
митохондриального потенциала..............................................................................79
2.2.3.5 Хирургические процедуры...............................................................................79
2.2.3.6 Гистологический анализ...................................................................................80
2.2.4 Статистический анализ.............................................................................................81
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ .....................................................................82
3.1 Исследование биосовместимости и биоинтеграции вариаций синтетических
гидратированных кальций-фосфатных паст ........................................................................82
3.1.1 Исследование цитотоксических свойств гидратированной кальций-фосфатной
пасты, подвергшейся температурной обработке, in vitro...............................................82
3.1.2 Исследование биосовместимости гидратированной кальций-фосфатной пасты,
подвергшейся температурной обработке, in vivo............................................................85
3.1.3 Исследование цитотоксических свойств гидратированной кальций-фосфатной
пасты, полученной низкотемпературным синтезом, in vitro .........................................87
3.1.4 Исследование биосовместимости и биоинтеграции гидратированной кальцийфосфатной пасты, полученной низкотемпературным синтезом, in vivo ......................91
3.2 Исследование биосовместимости и биоинтеграции in vitro и in vivo
порошкообразных кальций-фосфатов-предшественников гидроксиапатита и их
модификаций...........................................................................................................................92
3.2.1 Исследование цитотоксических свойств порошкообразных кальций-фосфатов –
предшественников гидроксиапатита in vitro...................................................................92
3.2.2 Исследование биосовместимости порошкоообразных кальций-фосфатов–
предшественников гидроксиапатита in vivo....................................................................97
3.2.3 Исследование цитотоксических свойств и влияния на внутриклеточные
процессы Sr-замещённого октакальций фосфата in vitro.............................................100
3.2.4 Исследование биосовместимости и цитотоксических свойств Sr-замещённого
октакальций фосфата in vivo ...........................................................................................106
3.3 Повышение остеогенного потенциала дикальций фосфат дигидрата в композиции с
деминерализованным костным матриксом ........................................................................107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .......................................................................................................................116
ВЫВОДЫ..................................................................................................................................117
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ................................................118
5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .....................................................................................................121
БЛАГОДАРНОСТИ................................................................................................................153
