Введение. Для восполнения дефектов костной ткани, образующихся во время хирургических вмешательств, оптимальным вариантом является использование костных трансплантатов. Такой биоматериал высоко адаптивен, структурно динамичен, метаболически активен и характеризуется высокой прочностью. Стандартная подготовка графтов для последующей имплантации включает в себя очистку с последующей глубокой заморозкой и стерилизацией. Однако используемые методы обработки костного материала и реагенты могут изменять биомеханические свойства кости. Цель. Изучить влияние этапа разработанной химической очистки и последующей лиофилизации на механическую прочность костных графтов в сравнении с нативной свежезамороженной костью. Материалы и методы. В исследовании использовали срезы метаэпифиза единого уровня одной большеберцовой кости одной особи крупного рогатого скота, для исключения влияния вариабельности плотности нативной кости, полученной от разных доноров. Кость распиливали ручной пилой на блоки. В зависимости от метода обработки формировали 3 группы образцов - свежезамороженная нативная кость, очищенная методом комбинирующего химического и физического воздействия на кость и очищенная тем же способом кость, с последующей лиофилизацией. Измерение механических свойств проводили в режиме одноосного сжатия на разрывной машине 1958У-10-1. Статистический анализ полученных данных выполняли с использованием критерия Колмогорова-Смирнова (K-S) и поправкой Лильефорса (Lilliefors), наличие статистической значимости различий оценивали методом однофакторного дисперсионного анализа (One-Way ANOVA). Результаты. Площадь поперечного сечения блоков, изготовленных ручным способом, была сопоставима. Вне зависимости от способа обработки костной ткани не регистрировали снижение прочности ниже исходной. Наибольшие прочностные характеристики продемонстрировали очищенные костные блоки до лиофилизации. После лиофилизации прочность образцов снижалась, однако, несмотря на это данный показатель оставался выше, чем для свежезамороженной нативной кости. Кроме того, между группами образцов не регистрировали статистически значимых различий в параметрах максимального прилагаемого усилия и площади сечения. В то время как значения модуля упругости и относительной деформации между группами имели статистически значимые отличия (р < 0,05). Заключение. Современные способы обработки костной ткани позволяют сохранить биомеханические свойства кости, которая может использоваться не только в виде костных блоков или крошки, но и как структурный трансплантат.
Introduction Bone graft is the best option to repair postsurgical bone defects. The biomaterial is highly adaptive, structurally dynamic, metabolically active and characterized by high strength. Standard preparation of grafts for implantation includes cleaning followed by deep freezing and sterilization. However, methods used for processing bone material and reagents can change the biomechanical properties of the bone. The purpose was to explore the effect of chemical purification and subsequent lyophilization on the mechanical strength of bone grafts in comparison with native fresh frozen bone.
Material and methods Metaepiphyseal sections of a single level of one tibia of a single cattle were used to rule out the influence of the variable density of native bone obtained from different donors. The bone was cut into blocks with a hand saw. Three groups of samples formed depending on the processing method included freshly frozen native bone, bone purified by combined chemical and physical methods and bone purified by the same technique followed by lyophilization. Mechanical properties were measured by axial compression mode using a 1958U-10-1 strength machine. Statistical data analysis was performed using the Kolmogorov-Smirnov (K-S) test and the Lilliefors correction with statistical significance of differences assessed with one-way analysis of variance (One-Way ANOVA).
Results The cross-sectional area of hand-made blocks was comparable. No decrease in bone strength below the baseline was recorded regardless of the method of bone processing. Purified bone blocks demonstrated maximum strength characteristics prior to lyophilization. The sample strength decreased after lyophilization and was higher as compared to freshly frozen native bone. No statistically significant differences in the maximum force applied and the cross-sectional area were recorded between groups of samples. Modulus of elasticity and relative deformation had statistically significant differences in the groups (p < 0.05).
Conclusion Modern methods of bone processing were shown to maintain biomechanical properties of the bone and can be used in the form of bone blocks or chips and as a structural graft.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.