Оценка применения костнозамещающего материала на основе полимеров полиуретанового ряда при лечении пациентов с хроническим остеомиелитом (экспериментально-морфологическое исследование)

Введение. Лечение пациентов с постостеомиелитическими дефектами представляет собой одну из сложных задач современной травматологии и ортопедии.

Цель работы — на экспериментальной модели обосновать возможность применения частично биорезорбируемого материала «Рекост» в комбинации с антибиотиком для замещения остеомиелитических полостей.

Материалы и методы. Исследование выполнено на девяти кроликах-самцах породы советская шиншилла (16–18 месяцев, 4,3–4,5 кг), которым в проксимальном метафизе большеберцовой кости моделировали остеомиелит путем формирования трепанационного отверстия и установки блока «Остеолит®», содержащего культуру Staphylococcus aureus. Животные распределены на три группы. Животных группы 1 выводили из опыта через 21 сутки моделирования остеомиелита. В группах 2 и 3 вторым этапом выполняли секвестрнекрэктомию и замещение костного дефекта материалом «Рекост» (ООО «АйконЛабГмбх», Нижний Новгород, РЗН 2014/1646 от 03.07.2014, бессрочно), с добавлением антибиотика в группе 3. Животных выводили из опыта через 21 сутки после имплантации. Применяли клинический, рентгенологический, биохимический и гистологический методы исследования.

Результаты. В группе 1 зарегистрированы признаки остеомиелита: некротизированные фрагменты костных трабекул, воспалительный инфильтрат, остеокластическая резорбция и остеогенез, фиброз костного мозга, выраженная экспрессия CD15. В группах 2 и 3 через три недели после имплантации отмечали наличие сети новообразованных костных трабекул на границе контакта «кость — материал», в полостях имплантата выявляли костные трабекулы. В эпифизе в группе 2 оценка по шкале HOES ≥ 6 баллов соответствовала активному течению хронического остеомиелита. В группе 3 медиана оценки по шкале HOES 2 балла свидетельствовала о стихании хронического остеомиелита, экспрессия маркера CD15 была менее выражена, чем в группе 2. Уровень С-реактивного белка в группе 2 продолжал расти, в группе 3 — существенно снижался.

Обсуждение. Биорезорбируемые имплантаты, насыщенные антибиотиком, обеспечивают постепенное замещение материала костной тканью, исключают необходимость повторных операций, снижают риск хронизации инфекции, биосовместимы.

Заключение. На экспериментальной модели in vivo через три недели после имплантации отмечена минимальная деградация материала «Рекост», выражающаяся высокой частотой гигантских многоядерных клеток типа инородных тел. Выявленные в ранние сроки эксперимента данные об остеопластических свойствах материала «Рекост» и его способности в комбинации с антибиотиком купировать инфекционно-воспалительный процесс свидетельствуют о перспективе проведения дальнейших экспериментальных исследований применения данного изделия при лечении пациентов с хроническим остеомиелитом.

1. Макаров И.В., Ладонин С.В., Бондарева Д.А. Хирургическое лечение пациента с остеомиелитом бедренной кости с использованием предоперационного 3D-моделирования и аппаратно-программного комплекса «Автоплан». Наука и инновации в медицине. 2026;11(1):77-81. doi: 10.35693/SIM680158.

2. Wassif RK, Elkayal M, Shamma RN, Elkheshen SA. Recent advances in the local antibiotics delivery systems for management of osteomyelitis. Drug Deliv. 2021;28(1):2392-2414. doi: 10.1080/10717544.2021.1998246.

3. Marino MD, Izhar S, Israel H, et al. Characteristics of Traumatic Lower Extremity Amputation: Medical and Social Comorbidities. Cureus. 2025;17(12):e100136. doi: 10.7759/cureus.100136.

4. McNeil JC, Vallejo JG, Kok EY, et al. Clinical and Microbiologic Variables Predictive of Orthopedic Complications Following Staphylococcus aureus Acute Hematogenous Osteoarticular Infections in Children. Clin Infect Dis. 2019;69(11):1955-1961. doi: 10.1093/cid/ciz109.

5. Urish KL, Cassat JE. Staphylococcus aureus Osteomyelitis: Bone, Bugs, and Surgery. Infect Immun. 2020;88(7):e00932-19. doi: 10.1128/IAI.00932-19.

6. Rowe SE, Wagner NJ, Li L, et al. Reactive oxygen species induce antibiotic tolerance during systemic Staphylococcus aureus infection. Nat Microbiol. 2020;5(2):282-290. doi: 10.1038/s41564-019-0627-y.

7. Lathram WA, Radka CD. Intracellular survival of Staphylococcus aureus in macrophages during osteomyelitis. Virulence. 2025;16(1):2553789. doi: 10.1080/21505594.2025.2553789.

8. Гараев М.Р., Пантелеев В.С., Нартайлаков М.А. и др. Хирургическое лечение хронического остеомиелита. Креативная хирургия и онкология. 2019;9(3):209-215. doi: 10.24060/2076-3093-2019-9-3-209-215.

9. Kojima KE, de Andrade E Silva FB, Leonhardt MC, et al. Bioactive glass S53P4 to fill-up large cavitary bone defect after acute and chronic osteomyelitis treated with antibiotic-loaded cement beads: A prospective case series with a minimum 2-year follow-up. Injury. 2021;52 Suppl 3:S23-S28. doi: 10.1016/j.injury.2021.05.030.

10. Wang P, Lin H. Research progress of nanomaterials in osteomyelitis treatment. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. 2021;35(5):648-655. (In Chin.) doi: 10.7507/1002-1892.202012044.

11. Liu Y, Li X, Liang A. Current research progress of local drug delivery systems based on biodegradable polymers in treating chronic osteomyelitis. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:1042128. doi: 10.3389/fbioe.2022.1042128.

12. Lewis G. Antibiotic-free antimicrobial poly (methyl methacrylate) bone cements: A state-of-the-art review. World J Orthop. 2022;13(4):339-353. doi: 10.5312/wjo.v13.i4.339.

13. He H, Liu Y, Dong Y, et al. Material properties and progress in modification of hydrogel-based self-expandable poly(methyl methacrylate) bone cement. RSC Adv. 2025;15(33):26959-26980. doi: 10.1039/d5ra00592b.

14. Ene R, Nica M, Ene D, et al. Review of calcium-sulphate-based ceramics and synthetic bone substitutes used for antibiotic delivery in PJI and osteomyelitis treatment. EFORT Open Rev. 2021;6(5):297-304. doi: 10.1302/2058-5241.6.200083.

15. Unnikrishnan V, Venugopal A, Sivadasan SB, et al. Cellular and sub-chronic toxicity of hydroxyapatite porous beads loaded with antibiotic in rabbits, indented for chronic osteomyelitis. Int J Pharm. 2022;616:121535. doi: 10.1016/j.ijpharm.2022.121535.

16. Smith M, Roberts M, Al-Kassas R. Implantable drug delivery systems for the treatment of osteomyelitis. Drug Dev Ind Pharm. 2022;48(10):511-527. doi: 10.1080/03639045.2022.2135729.

17. Alegrete N, Sousa SR, Peleteiro B, et al. Local Antibiotic Delivery Ceramic Bone Substitutes for the Treatment of Infected Bone Cavities and Bone Regeneration: A Systematic Review on What We Have Learned from Animal Models. Materials (Basel). 2023;16(6):2387. doi: 10.3390/ma16062387.

18. Zegre M, Poljańska E, Caetano LA, et al. Research progress on biodegradable polymeric platforms for targeting antibiotics to the bone. Int J Pharm. 2023;648:123584. doi: 10.1016/j.ijpharm.2023.123584.

19. Дзюба Г.Г., Резник Л.Б., Ерофеев С.А., Одарченко Д.И. Эффективность использования локальных цементных армирующих антибактериальных имплантов в комплексе оперативного лечения больных хроническим остеомиелитом длинных костей. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2016;(5):31-36. doi: 10.17116/hirurgia2016531-36.

20. Резник Л.Б., Ерофеев С.А., Стасенко И.В. и др. Морфологическая оценка остеоинтеграции различных имплантов при замещении дефектов длинных костей (экспериментальное исследование). Гений ортопедии. 2019;25(3):318-323. doi: 10.18019/10284427-2019-25-3-318-323.

21. Цискарашвили А.В., Меликова Р.Э., Волков А.В. и др. In vivo эффективность полимерных гидрогелей, импрегнированных антибактериальным препаратом, при хроническом остеомиелите. Гений ортопедии. 2023;29(5):535-545. doi: 10.18019/10284427-2023-29-5-535-545.

22. Антипов А.П., Божкова С.А., Гордина Е.М. и др. Сравнительный анализ эффективности костнопластических материалов, импрегнированных ванкомицином, при лечении хронического остеомиелита длинных костей. Травматология и ортопедия России. 2025;31(2):33-44. doi: 10.17816/2311-2905-17647.

23. Slane J, Gietman B, Squire M. Antibiotic elution from acrylic bone cement loaded with high doses of tobramycin and vancomycin. J Orthop Res. 2018;36(4):1078-1085. doi: 10.1002/jor.23722.

24. Zeng M, Xu Z, Song ZQ, et al. Diagnosis and treatment of chronic osteomyelitis based on nanomaterials. World J Orthop. 2023;14(2):42-54. doi: 10.5312/wjo.v14.i2.42.

25. Inzana JA, Schwarz EM, Kates SL, Awad HA. Biomaterials approaches to treating implant-associated osteomyelitis. Biomaterials. 2016;81:58-71. doi: 10.1016/j.biomaterials.2015.12.012.

26. Masters EA, Trombetta RP, de Mesy Bentley KL, et al. Evolving concepts in bone infection: redefining "biofilm", "acute vs. chronic osteomyelitis", "the immune proteome" and "local antibiotic therapy". Bone Res. 2019;7:20. doi: 10.1038/s41413-019-0061-z.

27. Трушин П.В., Штофин С.Г. Новые подходы в пластике секвестральных полостей при хроническом остеомиелите. Вятский медицинский вестник. 2019;4(64):22-26. doi: 10.24411/2220-7880-2019-10029.

28. Oshima S, Sato T, Honda M, et al. Fabrication of Gentamicin-Loaded Hydroxyapatite/Collagen Bone-Like Nanocomposite for Anti-Infection Bone Void Fillers. Int J Mol Sci. 2020;21(2):551. doi: 10.3390/ijms21020551.

29. Jiang C, Zhu G, Liu Q. Current application and future perspectives of antimicrobial degradable bone substitutes for chronic osteomyelitis. Front Bioeng Biotechnol. 2024;12:1375266. doi: 10.3389/fbioe.2024.1375266.

30. Королев С.Б., Митрофанов В.Н., Живцов О.П. и др. Моделирование хронического остеомиелита в эксперименте. Гений ортопедии. 2022;28(2):223-227. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-2-223-227.

31. Guarch-Pérez C, Riool M, Zaat SA. Current osteomyelitis mouse models, a systematic review. Eur Cell Mater. 2021;42:334-374. doi: 10.22203/eCM.v042a22.

32. Zhou SR, Li WG, Yang LD, et al. PTGS2 Silencing Inhibits Ferroptosis in Staphylococcus Aureus-induced Osteomyelitis By Blocking the IL-17A Signaling Pathway. Inflammation. 2025;48(6):3841-3857. doi: 10.1007/s10753-025-02296-3.

33. Tiemann A, Hofmann GO, Krukemeyer MG, et al. Histopathological Osteomyelitis Evaluation Score (HOES) an innovative approach to histopathological diagnostics and scoring of osteomyelitis. GMS Interdiscip Plast Reconstr Surg DGPW. 2014;3:Doc08. doi: 10.3205/iprs000049.

34. Остроушко И.П., Глухов А.А., Лаптиёва А.Ю. и др. Способы санации гнойного очага и замещения костного дефекта при хроническом остеомиелите. Политравма. 2025;(4):72-81. doi:10.24412/1819-1495-2025-4-72-81.

35. Cheng S, Meng XH, Li Z, et al. Nanomaterial-mediated antibiotic delivery: a novel strategy for osteomyelitis therapy. Front Bioeng Biotechnol. 2025;13:1671151. doi: 10.3389/fbioe.2025.1671151.

36. Конев В.А., Божкова С.А., Трушников В.В. и др. Динамика тканевых изменений при однои двухэтапном лечении хронического остеомиелита с использованием биорезорбируемого материала, импрегнированного ванкомицином (сравнительное экспериментальноморфологическое исследование). Гены и Клетки. 2021;16(1):29-36. doi: 10.23868/202104004.

37. Судницын А.С., Шастов А.Л., Клюшин Н.М. и др Первый опыт применения частично биорезорбируемого костнозамещающего материала у больного хроническим остеомиелитом большеберцовой кости 34-летней давности заболевания. Гений ортопедии. 2025;31(1):60-65. doi: 10.18019/1028-4427-2025-31-1-60-65.

38. McNally MA, Ferguson JY, Scarborough M, et al. Midto long-term results of single-stage surgery for patients with chronic osteomyelitis using a bioabsorbable gentamicin-loaded ceramic carrier. Bone Joint J. 2022;104-B(9):1095-1100. doi: 10.1302/0301-620X.104B9.BJJ2022-0396.R1.

39. Колмогоров Ю.Н., Успенский И.В., Маслов А.Н. и др. Костнозамещающие имплантаты из материала "Рекост-М" на основе 3D-моделирования для закрытия посттрепанационных дефектов черепа: доклинические и клинические исследования. Современные технологии в медицине. 2018;10(3):95-103. doi: 10.17691/stm2018.10.3.11.

40. Стогов М.В., Шастов А.Л., Киреева Е.А. и др. Высвобождение антибиотиков из материалов для замещения постостеомиелитических дефектов кости. Гений ортопедии. 2024;30(6):873-880. doi: 10.18019/1028-4427-2024-30-6-873-880.

41. Соловьев В.Ю., Жеравин А.А., Киселев Р.С. Предварительные результаты использования костно-замещающего материала «Рекост» в хирургическом лечении опухолей костей. Сибирский онкологический журнал. 2025;24(6):99-107. doi: 10.21294/18144861-2025-24-6-99-107.

42. Красножен В.Н., Покровская Е.М. Экспериментальное обоснование использования костного цемента для реконструкции послеоперационных дефектов стенок околоносовых пазух. Вестник оториноларингологии. 2014;(6):54-56. doi: 10.17116/otorino2014654-56.

43. Sybenga AB, Jupiter DC, Speights VO, Rao A. Diagnosing Osteomyelitis: A Histology Guide for Pathologists. J Foot Ankle Surg. 2020;59(1):75-85. doi: 10.1053/j.jfas.2019.06.007.

44. Должиков А.А., Колпаков А.Я., Ярош А.Л. и др. Гигантские клетки инородных тел и тканевые реакции на поверхности имплантатов. Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2017;3:86-94. doi: 10.21626/vestnik/2017-3/15.

45. Subramanyam KN, Mundargi AV, Prabhu MV, et al. Surgical management of chronic osteomyelitis: Organisms, recurrence and treatment outcome. Chin J Traumatol. 2023;26(4):228-235. doi: 10.1016/j.cjtee.2023.01.003.