- Email: [email protected]
Ocena wybranych biomateriałów do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa
W. Ścierski i inni
Ocena wybranych biomateriałów do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa Study of selected biomaterials for reconstruction of septal nasal perforation Wojciech Ścierski, Aleksandra Polok, Grzegorz Namysłowski, Marta Błażewicz1, Elżbieta Pamuła1, Ewa Stodolak1, Jerzy Nożyński2, Krystyna Żwirska-Korczala3, Krzysztof Szwarc, Maciej Misiołek, Eugeniusz Czecior, Lucyna Turecka, Grażyna Lisowska, Bogusława Orecka Katedra i Oddział Kliniczny Laryngologii Śl.AM w Zabrzu Kierownik: prof. dr hab. med. G. Namysłowski 1Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie Kierownik: prof. dr hab. inż. S. Błażewicz 2Pracownia Histopatologii, Śląskiego Centrum Chorób Serca w Zabrzu Kierownik: dr med. J. Nożyński 3Katedra i Zakład Fizjologii Śl.AM w Zabrzu Kierownik: prof. dr hab. med. K. Żwirska-Korczala
Summary Introduction. The septal nasal perforation is an important problem for the laryngologists and plastic surgeons. The reasons of septal nasal perforations are injuries, neoplasm, self-mutilation, chronic rhinitis, allergy, Wegener granuloma, sarcoidosis, tuberculosis, toxic metals (arsenic, chrome), some drugs (steroids), narcotizing agents (cocaine) and complications after endoscopic and septal nasal operations. The surgical treatment, especially in the cases of large septal perforation, is often difficult because of the atrophy of nasal mucosa and lack of suitable material for reconstruction. In the surgical treatment many of methods and reconstructive materials have been used. The following autogenous tissues were used in the reconstruction of septal perforation: alloderm, temporal fascia, septal and auricle cartilage, cranial periosteum, perichondrium, ethmoidal and hip bone. The defect of such materials is progressive resorption. For many years the suitable synthetic material for septal nasal reconstruction has been searched for. Among the biomaterials the following have been used without success: Dacron, porous polyethylene, dolomite, bioglass. The rejection of synthetic material was the reason of failure. The aim of our study was to evaluate two different biomaterials with proper mechanical and biological features for nasal cartilage replacement. Material and methods. We studied two types of biomaterials: biostable terpolymer PTFE/PVDF/PP and resorbable copolymer of glycolide and L-lactide (PGLA). The pilot studies were performed on two experimental animals (rabbits). The animals were operated in the general anesthesia. The biomaterials were implanted in the rabbit auricular cartilage because of its similarity to the septum and easy surgical access. Subperichondrically 1 x 1 cm fragment of the cartilage was removed. This fragment was then replaced with the biomaterial. The rabbits were painlessly sacrificed after 4 months of observation. Results. A very good integration of PGLA implant with auricular cartilage was observed. In the histological examination the lack of excessive inflammatory reaction as well as no cartilage necrosis were observed. Conclusions. 4 months after implantation of PGLA in the rabbit auricular cartilage very good macroscopic and histological results were achieved. Hasła i n de kso we : materiały syntetyczne, perforacja przegrody nosa, kopolimer glikolidu i L-laktydu (PGLA), terpolimer tetrafluoroetylenu, propylenu i fluorku winylidenu (PTFE/PVDF/PP) Ke y wo rds: synthetic materials, nasal septal perforation, poly(glycolide-co-L-lactide) – PGLA, poly(tetrafluoroetylene-covinylidene fluoride-co-propylene)- PTFE/PVDF/PP Otolaryngol Pol 2007; LXI (5): 842–846 © 2007 by Polskie Towarzystwo Otorynolaryngologów – Chirurgów Głowy i Szyi Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów.
842
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
Biomateriały do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa
WPROWADZENIE Biomateriał można zdefiniować jako substancję nieorganiczną przeznaczoną do spełniania określonych funkcji biologicznych w żywym organizmie poprzez zastępowanie czasowo lub na stałe uszkodzonych lub chorych narządów czy ich części [1, 2]. Nowoczesna inżynieria biomateriałów nie promuje aktualnie materiałów inertnych, które co prawda nie indukują procesów zapalnych, ale i nie biorą udziału w procesie naprawczym. Obecnie największą wartość dla medycyny mają biomateriały, które dzięki swoim właściwościom pobudzają komórki organizmu do najbardziej pożądanej reakcji z punktu widzenia zdrowia pacjenta. Materiały, które posiadają zdolność wzbudzania z góry zaplanowanej reakcji nazywa się materiałami bioaktywnymi [3]. Perforacje przegrody nosa nadal stanowią duży problem zarówno dla otolaryngologów, jak i chirurgów plastycznych. Przyczyny, które mogą doprowadzić do pojawienia się perforacji, są bardzo różnorodne. Należą do nich urazy, samookaleczenia, przewlekły zanikowy nieżyt nosa, alergie, nowotwory, środki chemiczne i metale toksyczne (chrom, arsen), niektóre leki (sterydy, preparaty obkurczające błonę śluzową), środki odurzające (kokaina), choroby układowe tkanki łącznej (zapalenie skórno-mięśniowe, toczeń układowy), a także powikłania po zabiegach operacyjnych [4–7]. Perforacja przegrody nosa może powodować różne dolegliwości w postaci nawracających krwawień, tworzenia się strupów w przewodach nosowych, upośledzenia oddychania przez nos, parosmii, a także bólów głowy i częstych infekcji górnych dróg oddechowych. Perforacje w tylnych odcinkach przegrody dają mniej nasilone objawy, ze względu na szybsze nawilżanie błony śluzowej zapobiegające jej wysuszaniu. Leczenie chirurgiczne, zwłaszcza dużych perforacji, jest niezwykle trudne ze względu na zmiany zanikowe błony śluzowej nosa oraz brak odpowiedniej ilości materiału tkankowego do rekonstrukcji ubytku [6, 8]. Od wielu lat trwają prace nad materiałami syntetycznymi, które można by zastosować do uzupełniania ubytków przegrody nosa. Ze względu na to, iż perforacje przegrody nosa występują bardzo często w odcinku chrzęstnym, syntetyczny materiał rekonstrukcyjny powinien posiadać właściwości chondrogenne. Celem naszej pracy była ocena dwóch różnych biomateriałów: biostabilnego i resorbowalnego, których właściwości mechaniczne i biologiczne pozwalają przypuszczać, iż mogłyby one w
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
skuteczny sposób zastąpić rusztowanie chrzęstne przegrody nosa.
MATERIAŁ I METODY Do badań zastosowano dwa rodzaje biomateriałów: biostabilny terpolimer PTFE/PVDF/PP (politetrafluoroetylen – PTFE – 56% wag., polifluorek winylidenu – PVDF – 27% wag., polipropylen – PP – 17% wag.) (Aldrich, USA) oraz resorbowalny kopolimer glikolidu z L-laktydem – (PGLA) zawierający 15% mol glikolidu i 85% mol L-laktydu (CChP, PAN, Zabrze). Materiały te zostały przetworzone w postać przestrzennych gąbek z wykorzystaniem substancji porotwórczych rozpuszczalnych w wodzie. W celu otrzymania próbek z PTFE/PVDF/ PP jako porogen zastosowano włókna z alginianu sodu (Biopolimer, AS Protanal LF 20/60 o przewadze bloków guluronowych ok. 65%), o średnicy 170 μm ± 50 μm i długości 1,2 mm ± 0,25 mm. Próbki przygotowano w następujący sposób: do roztworu PTFE/PVDF/PP w acetonie (10% wag./obj.) dodano 8% obj. włókien alginianowych. Mieszaninę zhomogenizowano, odlano na szalki Petriego, wysuszono i umieszczono w wodzie destylowanej w celu wypłukania alginianu sodu. Następnie próbki wysuszono w suszarce próżniowej. W przypadku PGLA pory wytworzono za pomocą chlorku sodu o frakcji ziarnowej 250–320 μm (POCh, Gliwice). Próbki przygotowano następująco: do roztworu PGLA w chlorku metylenu (10% wag./obj.) dodano odpowiednią ilość chlorku sodu, tak aby udział objętościowy porogenu wynosił 85%, mieszaninę zhomogenizowano, odlano na szalki Petriego, wysuszono i umieszczono w wodzie destylowanej w celu wypłukania soli. Następnie próbki wysuszono w suszarce próżniowej. Oba materiały zostały wyjałowione za pomocą plazmy nadtlenku wodoru (Sterrad 120, ASP, Johnson & Johnson). Badania pilotażowe przeprowadzono na 2 królikach. Ze względu na dobry dostęp operacyjny materiały implantacyjne wszczepiano w chrząstkę małżowiny usznej, która wykazuje duże podobieństwo do elementów chrzęstnych przegrody nosa. W znieczuleniu ogólnym z cięcia wzdłuż brzegu małżowiny usznej preparowano płat skórno-ochrzęstnowy i odsłaniano chrząstkę na powierzchni 4 x 3 cm. Nożyczkami podochrzęstnowo usuwano fragment chrząstki małżowiny o wymiarach 1 x 1 cm, który następnie uzupełniano za pomocą biomateriału (ryc. 1, 2). Eksperyment poprzedzono uzyskaniem
843
W. Ścierski i inni
Ryc. 1. Stan po wypreparowaniu płata skórno-ochrzęstnowego małżowiny usznej królika
Ryc. 3. Integracja implantu z kopolimerem glikolidu z L-laktydem (PGLA) z tkanką chrzęstną małżowiny usznej królika po 4 miesiącach obserwacji
Ryc. 2. Implantacja biomateriału w ubytek chrzęstny małżowiny usznej królika
Ryc. 4. Implant PGLA otoczony licznymi fibroblastami oraz wielojądrzastymi komórkami resorpcyjnymi. Bardzo skąpy naciek limfocytarny. Widoczna degradacja implantu. Barwienie H-E, powiększenie 200x
zgody Komisji Etycznej do Spraw Doświadczeń na Zwierzętach Śląskiej Akademii Medycznej w Katowicach (nr zgody 17/2007 z dnia 21 lutego 2007 roku). Do jednej małżowiny usznej królika wszczepiano dwa różne materiały syntetyczne, oddzielając je pasmem chrzęstnym o długości 3 cm. Biomateriał łączono z tkanką chrzęstną dwoma szwami sytuacyjnymi z poliglikolidu (Safil® 3-0). Po 4 miesiącach obserwacji zwierzęta uśmiercano. Do badań pobierano całą małżowinę uszną wraz z implantowanymi biomateriałami. Badając proces gojenia przeprowadzano ocenę makroskopową oraz histologiczną. Oceniano zarówno biomateriały, jak i otaczającą tkankę chrzęstną małżowiny usznej, zwracając szczególną uwagę na miejsca anastomozy.
844
WYNIKI I OMÓWIENIE U żadnego królika nie wystąpiły powikłania związane z operacją ani znieczuleniem. Proces gojenia rany był podobny. W każdym przypadku przez pierwsze 10 dni po zabiegu występował umiarkowany obrzęk tkanek miękkich bez objawów nasilonego stanu zapalnego. Rana skórna goiła się przez rychłozrost do 14 dni po zabiegu. Po 4 miesiącach zwierzęta uśmiercano. W badaniu makroskopowym u obydwu królików stwierdzono bardzo dobre wgojenie implantu z PGLA w tkanki chrzęstne małżowiny usznej. Materiał syntetyczny wzdłuż całego swojego obwodu uległ zintegrowaniu z tkanką chrzęstną (ryc. 3). W przypadku implantu z PTFE/PVDF/PP stwierdzono brak inkorporacji tego biomateriału z chrząstką małżowiny.
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
Biomateriały do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa
Badania histologiczne preparatów zawierających PGLA nie ujawniły zmian zapalnych sugerujących odrzucanie implantu czy martwicę. Obserwowano natomiast cechy fibrogenezy oraz makrofagi wielojądrzaste wskazujące na ogniskową resorpcję implantu. Zwracał uwagę brak zmian martwiczych oraz zwyrodnienia przylegającej tkanki chrzęstnej (ryc. 4). W badaniu histologicznym pobranych narządów wewnętrznych (płuc, nerek i wątroby) nie stwierdzono zmian świadczących o toksycznym wpływie użytego materiału kompozytowego. W rekonstrukcji perforacji przegrody nosa stosowano już wiele technik operacyjnych oraz materiałów zarówno własnych chorego, jak i syntetycznych. Z powodzeniem stosowano bezkomórkowy ludzki skórny allograft (alloderm) i autografty (powięź skroniowa, chrząstka małżowiny usznej, łączona powięź z chrząstką, okostna czaszki, ochrzęstna, kość sitowa i biodrowa). Alloderm pobierany z ludzkiej skóry stosowany jest od 1992 r. Szczególny problem stanowią bardzo duże perforacje, kiedy nie ma możliwości ich całkowitej rekonstrukcji. Użycie autograftów kości w takich przypadkach znacznie zwiększa sztywność nowej przegrody i ryzyko reperforacji ze względu na dużą oporność zastosowanego materiału. W przypadkach małych perforacji wystarcza najczęściej użycie kości z wyrostka sutkowatego. Niewątpliwą wadą allograftów i autograftów jest ich stopniowa resorpcja prowadząca często do reperforacji [1, 4, 5, 8–10]. Dotychczas próbowano zastosować do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa wiele materiałów syntetycznych, takich jak: dolomit, akrylan, Dacron czy porowaty polietylen. Próby te nie odniosły sukcesu ze względu na odrzucanie materiału i ponowne perforacje. Dobre rezultaty w rekonstrukcji perforacji przegrody nosa uzyskano stosując bioaktywne szkło (BAG). BAG zawierający tlenek krzemu, wapń, sód i fosfor wykazuje dużą biokompatybilność i jest nietoksyczny dla kości i tkanek miękkich [11]. Na podstawie przeprowadzonych badań klinicznych stwierdzono, iż dobrym materiałem alloplastycznym do zamykania ubytków w przegrodzie nosa jest również proteza z kauczuku silikonowego. Ma ona zastosowanie w przypadkach, gdy istnieją przeciwwskazania miejscowe lub ogólne do operacji rekonstrukcyjnej. W trakcie jej noszenia zaobserwowano cechy znacznej regeneracji nabłonka i przywrócenie ciągłości przegrody nosa, co w efekcie spowodowało zmniejszenie lub całkowite ustąpienie dolegliwości zgłaszanych przez chorych. Ze względu na możliwość wystąpienia odczynu zapalnego
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
wokół protezy, po kilku miesiącach zachodzi potrzeba jej wymiany [6].
WNIOSKI W rekonstrukcji ubytków tkanki chrzęstnej za pomocą implantu z kopolimeru glikolidu z L-laktydem uzyskano bardzo dobre wyniki w obserwacji 4-miesięcznej zarówno w badaniu makroskopowym, jak i histologicznym. W kontekście planowanego zastosowania klinicznego implantu z PGLA wydaje się niezbędna obserwacja długoterminowa mająca na celu określenie, jak przebiegać będzie proces degradacji biomateriału i kiedy dojdzie do całkowitej jego resorpcji. Drugim nurtującym pytaniem jest stan otaczającej chrząstki w obserwacji długoterminowej oraz możliwość chondrogenezy towarzyszącej pojawiającemu się włóknieniu.
PIŚMIENNICTWO 01. Kuś H. In vivo testing of biocompatibility of biomedical polymers – 28 years experience. Polim Med. 1988; 18: 110112. 02. Kuś H, Góra G. Materiały i wyroby biomedyczne. Polim Med. 1979; 11: 19-30. 03. Błażewicz M. Carbon materials in the treatment of soft and hard tissue injuries. Eur Cells Mater. 2001; 2: 21-29. 04. Blaise G, Vanhooteghem O, De La Brassinne M. Perforation of the nasal septum in cocaine abusers. Rev Med Liege 2005; 60(11): 845-848. 05. Chua DY., Tan HK. Repair of nasal septal perforations using auricular conchal cartilage graft in children: report on three cases and literature review. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2006; 70(7): 1219-1924. 06. Fruba J, Makowska W, Waloryszak B, Służewska W. Ocena zastosowania protezy silikonowej w perforacjach przegrody nosa. Otolaryngol Pol. 1993; 47(1): 58-62. 07. Russell WH, Kridel, Hossam Foda KC. Lunde Septal perforation repair with acellular human dermal allograft. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 1998; 124: 56-59. 08. Ayshford CA, Shykhon M, Uppal HS. Wake endoscopic repair of nasal septal perforation with acellular human dermal allograft and an inferior turbinate flap. Clin Otolaryngol. 2003; 28: 29-33. 09. Cohen SB, Meirisch CM, Wilson HA, Diduch DR. The use of absorbable co-polymer pads with alginate and cells for articular cartilage repair in rabbits. Biomaterials 2003; 24: 2653-2660.
845
W. Ścierski i inni
10. Nunez-Fernandez D, Vokurka J, Chrobok V. Bone and temporal fascia graft for the closure of septal perforation. J Laryngol Otol. 1998; 112: 1167-1171. 11. Stoor P, Grenman R. Bioactive glass and turbinate flaps in the repair of nasal septal perforations. Ann Otol Rhinol. 2004; 113(8): 655-661.
Adres autora Wojciech Ścierski Katedra i Oddział Kliniczny Laryngologii Śląskiej AM ul. C. Skłodowskiej 10 41-800 Zabrze Pracę nadesłano: 14.05.2007 r.
846
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
Ocena wybranych biomateriałów do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa Study of selected biomaterials for reconstruction of septal nasal perforation Wojciech Ścierski, Aleksandra Polok, Grzegorz Namysłowski, Marta Błażewicz1, Elżbieta Pamuła1, Ewa Stodolak1, Jerzy Nożyński2, Krystyna Żwirska-Korczala3, Krzysztof Szwarc, Maciej Misiołek, Eugeniusz Czecior, Lucyna Turecka, Grażyna Lisowska, Bogusława Orecka Katedra i Oddział Kliniczny Laryngologii Śl.AM w Zabrzu Kierownik: prof. dr hab. med. G. Namysłowski 1Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie Kierownik: prof. dr hab. inż. S. Błażewicz 2Pracownia Histopatologii, Śląskiego Centrum Chorób Serca w Zabrzu Kierownik: dr med. J. Nożyński 3Katedra i Zakład Fizjologii Śl.AM w Zabrzu Kierownik: prof. dr hab. med. K. Żwirska-Korczala
Summary Introduction. The septal nasal perforation is an important problem for the laryngologists and plastic surgeons. The reasons of septal nasal perforations are injuries, neoplasm, self-mutilation, chronic rhinitis, allergy, Wegener granuloma, sarcoidosis, tuberculosis, toxic metals (arsenic, chrome), some drugs (steroids), narcotizing agents (cocaine) and complications after endoscopic and septal nasal operations. The surgical treatment, especially in the cases of large septal perforation, is often difficult because of the atrophy of nasal mucosa and lack of suitable material for reconstruction. In the surgical treatment many of methods and reconstructive materials have been used. The following autogenous tissues were used in the reconstruction of septal perforation: alloderm, temporal fascia, septal and auricle cartilage, cranial periosteum, perichondrium, ethmoidal and hip bone. The defect of such materials is progressive resorption. For many years the suitable synthetic material for septal nasal reconstruction has been searched for. Among the biomaterials the following have been used without success: Dacron, porous polyethylene, dolomite, bioglass. The rejection of synthetic material was the reason of failure. The aim of our study was to evaluate two different biomaterials with proper mechanical and biological features for nasal cartilage replacement. Material and methods. We studied two types of biomaterials: biostable terpolymer PTFE/PVDF/PP and resorbable copolymer of glycolide and L-lactide (PGLA). The pilot studies were performed on two experimental animals (rabbits). The animals were operated in the general anesthesia. The biomaterials were implanted in the rabbit auricular cartilage because of its similarity to the septum and easy surgical access. Subperichondrically 1 x 1 cm fragment of the cartilage was removed. This fragment was then replaced with the biomaterial. The rabbits were painlessly sacrificed after 4 months of observation. Results. A very good integration of PGLA implant with auricular cartilage was observed. In the histological examination the lack of excessive inflammatory reaction as well as no cartilage necrosis were observed. Conclusions. 4 months after implantation of PGLA in the rabbit auricular cartilage very good macroscopic and histological results were achieved. Hasła i n de kso we : materiały syntetyczne, perforacja przegrody nosa, kopolimer glikolidu i L-laktydu (PGLA), terpolimer tetrafluoroetylenu, propylenu i fluorku winylidenu (PTFE/PVDF/PP) Ke y wo rds: synthetic materials, nasal septal perforation, poly(glycolide-co-L-lactide) – PGLA, poly(tetrafluoroetylene-covinylidene fluoride-co-propylene)- PTFE/PVDF/PP Otolaryngol Pol 2007; LXI (5): 842–846 © 2007 by Polskie Towarzystwo Otorynolaryngologów – Chirurgów Głowy i Szyi Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów.
842
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
Biomateriały do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa
WPROWADZENIE Biomateriał można zdefiniować jako substancję nieorganiczną przeznaczoną do spełniania określonych funkcji biologicznych w żywym organizmie poprzez zastępowanie czasowo lub na stałe uszkodzonych lub chorych narządów czy ich części [1, 2]. Nowoczesna inżynieria biomateriałów nie promuje aktualnie materiałów inertnych, które co prawda nie indukują procesów zapalnych, ale i nie biorą udziału w procesie naprawczym. Obecnie największą wartość dla medycyny mają biomateriały, które dzięki swoim właściwościom pobudzają komórki organizmu do najbardziej pożądanej reakcji z punktu widzenia zdrowia pacjenta. Materiały, które posiadają zdolność wzbudzania z góry zaplanowanej reakcji nazywa się materiałami bioaktywnymi [3]. Perforacje przegrody nosa nadal stanowią duży problem zarówno dla otolaryngologów, jak i chirurgów plastycznych. Przyczyny, które mogą doprowadzić do pojawienia się perforacji, są bardzo różnorodne. Należą do nich urazy, samookaleczenia, przewlekły zanikowy nieżyt nosa, alergie, nowotwory, środki chemiczne i metale toksyczne (chrom, arsen), niektóre leki (sterydy, preparaty obkurczające błonę śluzową), środki odurzające (kokaina), choroby układowe tkanki łącznej (zapalenie skórno-mięśniowe, toczeń układowy), a także powikłania po zabiegach operacyjnych [4–7]. Perforacja przegrody nosa może powodować różne dolegliwości w postaci nawracających krwawień, tworzenia się strupów w przewodach nosowych, upośledzenia oddychania przez nos, parosmii, a także bólów głowy i częstych infekcji górnych dróg oddechowych. Perforacje w tylnych odcinkach przegrody dają mniej nasilone objawy, ze względu na szybsze nawilżanie błony śluzowej zapobiegające jej wysuszaniu. Leczenie chirurgiczne, zwłaszcza dużych perforacji, jest niezwykle trudne ze względu na zmiany zanikowe błony śluzowej nosa oraz brak odpowiedniej ilości materiału tkankowego do rekonstrukcji ubytku [6, 8]. Od wielu lat trwają prace nad materiałami syntetycznymi, które można by zastosować do uzupełniania ubytków przegrody nosa. Ze względu na to, iż perforacje przegrody nosa występują bardzo często w odcinku chrzęstnym, syntetyczny materiał rekonstrukcyjny powinien posiadać właściwości chondrogenne. Celem naszej pracy była ocena dwóch różnych biomateriałów: biostabilnego i resorbowalnego, których właściwości mechaniczne i biologiczne pozwalają przypuszczać, iż mogłyby one w
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
skuteczny sposób zastąpić rusztowanie chrzęstne przegrody nosa.
MATERIAŁ I METODY Do badań zastosowano dwa rodzaje biomateriałów: biostabilny terpolimer PTFE/PVDF/PP (politetrafluoroetylen – PTFE – 56% wag., polifluorek winylidenu – PVDF – 27% wag., polipropylen – PP – 17% wag.) (Aldrich, USA) oraz resorbowalny kopolimer glikolidu z L-laktydem – (PGLA) zawierający 15% mol glikolidu i 85% mol L-laktydu (CChP, PAN, Zabrze). Materiały te zostały przetworzone w postać przestrzennych gąbek z wykorzystaniem substancji porotwórczych rozpuszczalnych w wodzie. W celu otrzymania próbek z PTFE/PVDF/ PP jako porogen zastosowano włókna z alginianu sodu (Biopolimer, AS Protanal LF 20/60 o przewadze bloków guluronowych ok. 65%), o średnicy 170 μm ± 50 μm i długości 1,2 mm ± 0,25 mm. Próbki przygotowano w następujący sposób: do roztworu PTFE/PVDF/PP w acetonie (10% wag./obj.) dodano 8% obj. włókien alginianowych. Mieszaninę zhomogenizowano, odlano na szalki Petriego, wysuszono i umieszczono w wodzie destylowanej w celu wypłukania alginianu sodu. Następnie próbki wysuszono w suszarce próżniowej. W przypadku PGLA pory wytworzono za pomocą chlorku sodu o frakcji ziarnowej 250–320 μm (POCh, Gliwice). Próbki przygotowano następująco: do roztworu PGLA w chlorku metylenu (10% wag./obj.) dodano odpowiednią ilość chlorku sodu, tak aby udział objętościowy porogenu wynosił 85%, mieszaninę zhomogenizowano, odlano na szalki Petriego, wysuszono i umieszczono w wodzie destylowanej w celu wypłukania soli. Następnie próbki wysuszono w suszarce próżniowej. Oba materiały zostały wyjałowione za pomocą plazmy nadtlenku wodoru (Sterrad 120, ASP, Johnson & Johnson). Badania pilotażowe przeprowadzono na 2 królikach. Ze względu na dobry dostęp operacyjny materiały implantacyjne wszczepiano w chrząstkę małżowiny usznej, która wykazuje duże podobieństwo do elementów chrzęstnych przegrody nosa. W znieczuleniu ogólnym z cięcia wzdłuż brzegu małżowiny usznej preparowano płat skórno-ochrzęstnowy i odsłaniano chrząstkę na powierzchni 4 x 3 cm. Nożyczkami podochrzęstnowo usuwano fragment chrząstki małżowiny o wymiarach 1 x 1 cm, który następnie uzupełniano za pomocą biomateriału (ryc. 1, 2). Eksperyment poprzedzono uzyskaniem
843
W. Ścierski i inni
Ryc. 1. Stan po wypreparowaniu płata skórno-ochrzęstnowego małżowiny usznej królika
Ryc. 3. Integracja implantu z kopolimerem glikolidu z L-laktydem (PGLA) z tkanką chrzęstną małżowiny usznej królika po 4 miesiącach obserwacji
Ryc. 2. Implantacja biomateriału w ubytek chrzęstny małżowiny usznej królika
Ryc. 4. Implant PGLA otoczony licznymi fibroblastami oraz wielojądrzastymi komórkami resorpcyjnymi. Bardzo skąpy naciek limfocytarny. Widoczna degradacja implantu. Barwienie H-E, powiększenie 200x
zgody Komisji Etycznej do Spraw Doświadczeń na Zwierzętach Śląskiej Akademii Medycznej w Katowicach (nr zgody 17/2007 z dnia 21 lutego 2007 roku). Do jednej małżowiny usznej królika wszczepiano dwa różne materiały syntetyczne, oddzielając je pasmem chrzęstnym o długości 3 cm. Biomateriał łączono z tkanką chrzęstną dwoma szwami sytuacyjnymi z poliglikolidu (Safil® 3-0). Po 4 miesiącach obserwacji zwierzęta uśmiercano. Do badań pobierano całą małżowinę uszną wraz z implantowanymi biomateriałami. Badając proces gojenia przeprowadzano ocenę makroskopową oraz histologiczną. Oceniano zarówno biomateriały, jak i otaczającą tkankę chrzęstną małżowiny usznej, zwracając szczególną uwagę na miejsca anastomozy.
844
WYNIKI I OMÓWIENIE U żadnego królika nie wystąpiły powikłania związane z operacją ani znieczuleniem. Proces gojenia rany był podobny. W każdym przypadku przez pierwsze 10 dni po zabiegu występował umiarkowany obrzęk tkanek miękkich bez objawów nasilonego stanu zapalnego. Rana skórna goiła się przez rychłozrost do 14 dni po zabiegu. Po 4 miesiącach zwierzęta uśmiercano. W badaniu makroskopowym u obydwu królików stwierdzono bardzo dobre wgojenie implantu z PGLA w tkanki chrzęstne małżowiny usznej. Materiał syntetyczny wzdłuż całego swojego obwodu uległ zintegrowaniu z tkanką chrzęstną (ryc. 3). W przypadku implantu z PTFE/PVDF/PP stwierdzono brak inkorporacji tego biomateriału z chrząstką małżowiny.
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
Biomateriały do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa
Badania histologiczne preparatów zawierających PGLA nie ujawniły zmian zapalnych sugerujących odrzucanie implantu czy martwicę. Obserwowano natomiast cechy fibrogenezy oraz makrofagi wielojądrzaste wskazujące na ogniskową resorpcję implantu. Zwracał uwagę brak zmian martwiczych oraz zwyrodnienia przylegającej tkanki chrzęstnej (ryc. 4). W badaniu histologicznym pobranych narządów wewnętrznych (płuc, nerek i wątroby) nie stwierdzono zmian świadczących o toksycznym wpływie użytego materiału kompozytowego. W rekonstrukcji perforacji przegrody nosa stosowano już wiele technik operacyjnych oraz materiałów zarówno własnych chorego, jak i syntetycznych. Z powodzeniem stosowano bezkomórkowy ludzki skórny allograft (alloderm) i autografty (powięź skroniowa, chrząstka małżowiny usznej, łączona powięź z chrząstką, okostna czaszki, ochrzęstna, kość sitowa i biodrowa). Alloderm pobierany z ludzkiej skóry stosowany jest od 1992 r. Szczególny problem stanowią bardzo duże perforacje, kiedy nie ma możliwości ich całkowitej rekonstrukcji. Użycie autograftów kości w takich przypadkach znacznie zwiększa sztywność nowej przegrody i ryzyko reperforacji ze względu na dużą oporność zastosowanego materiału. W przypadkach małych perforacji wystarcza najczęściej użycie kości z wyrostka sutkowatego. Niewątpliwą wadą allograftów i autograftów jest ich stopniowa resorpcja prowadząca często do reperforacji [1, 4, 5, 8–10]. Dotychczas próbowano zastosować do rekonstrukcji perforacji przegrody nosa wiele materiałów syntetycznych, takich jak: dolomit, akrylan, Dacron czy porowaty polietylen. Próby te nie odniosły sukcesu ze względu na odrzucanie materiału i ponowne perforacje. Dobre rezultaty w rekonstrukcji perforacji przegrody nosa uzyskano stosując bioaktywne szkło (BAG). BAG zawierający tlenek krzemu, wapń, sód i fosfor wykazuje dużą biokompatybilność i jest nietoksyczny dla kości i tkanek miękkich [11]. Na podstawie przeprowadzonych badań klinicznych stwierdzono, iż dobrym materiałem alloplastycznym do zamykania ubytków w przegrodzie nosa jest również proteza z kauczuku silikonowego. Ma ona zastosowanie w przypadkach, gdy istnieją przeciwwskazania miejscowe lub ogólne do operacji rekonstrukcyjnej. W trakcie jej noszenia zaobserwowano cechy znacznej regeneracji nabłonka i przywrócenie ciągłości przegrody nosa, co w efekcie spowodowało zmniejszenie lub całkowite ustąpienie dolegliwości zgłaszanych przez chorych. Ze względu na możliwość wystąpienia odczynu zapalnego
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5
wokół protezy, po kilku miesiącach zachodzi potrzeba jej wymiany [6].
WNIOSKI W rekonstrukcji ubytków tkanki chrzęstnej za pomocą implantu z kopolimeru glikolidu z L-laktydem uzyskano bardzo dobre wyniki w obserwacji 4-miesięcznej zarówno w badaniu makroskopowym, jak i histologicznym. W kontekście planowanego zastosowania klinicznego implantu z PGLA wydaje się niezbędna obserwacja długoterminowa mająca na celu określenie, jak przebiegać będzie proces degradacji biomateriału i kiedy dojdzie do całkowitej jego resorpcji. Drugim nurtującym pytaniem jest stan otaczającej chrząstki w obserwacji długoterminowej oraz możliwość chondrogenezy towarzyszącej pojawiającemu się włóknieniu.
PIŚMIENNICTWO 01. Kuś H. In vivo testing of biocompatibility of biomedical polymers – 28 years experience. Polim Med. 1988; 18: 110112. 02. Kuś H, Góra G. Materiały i wyroby biomedyczne. Polim Med. 1979; 11: 19-30. 03. Błażewicz M. Carbon materials in the treatment of soft and hard tissue injuries. Eur Cells Mater. 2001; 2: 21-29. 04. Blaise G, Vanhooteghem O, De La Brassinne M. Perforation of the nasal septum in cocaine abusers. Rev Med Liege 2005; 60(11): 845-848. 05. Chua DY., Tan HK. Repair of nasal septal perforations using auricular conchal cartilage graft in children: report on three cases and literature review. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2006; 70(7): 1219-1924. 06. Fruba J, Makowska W, Waloryszak B, Służewska W. Ocena zastosowania protezy silikonowej w perforacjach przegrody nosa. Otolaryngol Pol. 1993; 47(1): 58-62. 07. Russell WH, Kridel, Hossam Foda KC. Lunde Septal perforation repair with acellular human dermal allograft. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 1998; 124: 56-59. 08. Ayshford CA, Shykhon M, Uppal HS. Wake endoscopic repair of nasal septal perforation with acellular human dermal allograft and an inferior turbinate flap. Clin Otolaryngol. 2003; 28: 29-33. 09. Cohen SB, Meirisch CM, Wilson HA, Diduch DR. The use of absorbable co-polymer pads with alginate and cells for articular cartilage repair in rabbits. Biomaterials 2003; 24: 2653-2660.
845
W. Ścierski i inni
10. Nunez-Fernandez D, Vokurka J, Chrobok V. Bone and temporal fascia graft for the closure of septal perforation. J Laryngol Otol. 1998; 112: 1167-1171. 11. Stoor P, Grenman R. Bioactive glass and turbinate flaps in the repair of nasal septal perforations. Ann Otol Rhinol. 2004; 113(8): 655-661.
Adres autora Wojciech Ścierski Katedra i Oddział Kliniczny Laryngologii Śląskiej AM ul. C. Skłodowskiej 10 41-800 Zabrze Pracę nadesłano: 14.05.2007 r.
846
Otolaryngologia Polska 2007, LXI, 5