Имплантаты с мелкозернистой текстурой поверхности надежнее других формируют вокруг себя тонкую капсулу из соединительной ткани и не вызывают фиброз. К такому выводу пришли специалисты лаборатории цифрового микроскопического анализа Сеченовского Университета Минздрава России, созданной в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Сейчас эти данные будут полезны для хирургических задач, а в ближайшем будущем — для периимплантационной генетической терапии, тканевой инженерии, управляемой регенерации тканей и многих других передовых областей науки.

При установке имплантата (например, при эндопротезировании молочных желез) вокруг него, как правило, возникает непродолжительное воспаление и образуется капсула из соединительной ткани — иммунная система распознает инородный предмет и стремится его изолировать. При этом слишком агрессивная реакция организма может привести к повреждению самого импланта, его смещению или отторжению, а при недостаточно выраженной – капсула не сможет сформироваться. На то, как эта реакция будет протекать, влияют многие параметры, включая текстуру поверхности имплантата.

«Имплантат — это любое инородное тело, которое помещается на срок не менее 30 дней в естественную или искусственно созданную полость организма. Вокруг большинства имплантатов образовывается капсула, это считается нормой. Известно, что вокруг имплантатов с гладкой поверхностью капсула образуется хуже всего, но какой именно должна быть текстура, чтобы соединительная ткань наросла, при этом не спровоцировав осложнения, пока до конца не ясно», — пояснил заведующий лабораторией цифрового микроскопического анализа Алексей Файзуллин.

Исследователи решили выяснить, как именно рельеф влияет на развитие побочных реакций и формирование капсулы. Для этого они изготовили из полилактида микроскопические гранулы трех разных диаметров и сформировали из них имплантаты в форме дисков. Эти диски ученые поместили в полости под кожей ушей кроликов. На 7, 14, 30 и 60 день эксперимента исследователи извлекали ткани в участках фиксации имплантатов, чтобы понять, как организм реагирует на них с течением времени.

Первые различия стали заметны через две недели после операции — вокруг имплантатов из мелких и средних гранул воспалительная реакция была более выраженная, а капсула из соединительной ткани формировалась активнее. Образующие ее коллагеновые волокна располагались параллельно, в то время как имплантаты из крупных гранул «обрастали» разнонаправленными волокнами, что мешало образовываться капсуле. К концу эксперимента вокруг имплантатов из гранул маленького и среднего размера образовались полноценные капсулы, в то время как вокруг имплантатов из крупных гранул соединительная ткань практически не наросла.

Причины таких различий не ясны до конца. По одной из версий, дело может быть в недостаточной поверхности соприкосновения между тканью и инородным телом. Кроме того, мелкозернистая текстура образовывает большое количество «карманов» для клеток, где они могут задержаться и продуцировать провоспалительный ответ, а крупнозернистая структура, как и гладкая, такого обеспечить не может.

Полученные данные имеют значение для пластической хирургии, травматологии, ортопедии, стоматологии: изготовление имплантатов с подходящей поверхностью сократит риск осложнений при операциях. Однако в перспективе эти сведения могут найти гораздо более широкое применение.

«Имплантаты из одного и того же материала, имея разную форму и разную текстуру поверхности, приводят к разной реакции организма. Если мы сможем влиять на то, как образуется капсула, это можно будет использовать и для задач тканевой инженерии, и для управляемой регенерации тканей, и для разработки «органов-на-чипе», — отметил Файзуллин.

Кроме того, применение биоразлагаемых имплантов позволит доставлять препараты, включая средства для генной терапии, сразу в целевой орган. В качестве одного из наиболее перспективных носителей генетического материала сегодня в науке рассматриваются аденовирусные векторы, а в областях воспаления и регенерации присутствуют клетки с большим количеством рецепторов, чувствительных к аденовирусам. Поэтому с помощью имплантата можно не только обеспечить локальную доставку препарата, но и добиться проникновения генетического материала в клетки.

Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда (22-15-00467).