Physico-mechanical features of barrier bicomponent membranes in abdominal surgery.

Full Text

В медицине существует множество нерешенных задач, некоторые из них на сегодняшний день являются серьезной проблемой, в частности, в клинической хирургии. В хирургической гастроэнтерологии до настоящего времени используются оперативные вмешательства, отдельные этапы которых сопряжены с нарушением целостности дигестивной трубки, например, стенки кишечника. Это обстоятельство грозит, с одной стороны, несостоятельностью швов и выходом содержимого в свободную брюшную полость, с другой - формированием избыточной соединительной ткани вокруг места интервенции.
Абдоминальный фиброз приводит к деформации участка органа и нарушению его функционирования, что зачастую вызывает различного рода осложнения. Несмотря на большое количество исследований, этиология и патогенез формирования спаек недостаточно изучены, а также не существует надёжных средств и методов профилактики спаечной болезни органов брюшной полости и ее лечения [3].
Бикомпонентные полимерные пленчатые имплантаты обеспечивают наиболее плотную и надежную фиксацию благодаря тому, что одна из сторон обладает достаточно высокими адгезивными свойствами, в то время как другая сторона таких свойств не имеет [4, 5]. Из-за своих физиологических особенностей они способны сворачиваться до определенного уровня, плотно прилегая к органу [6, 7, 8]. Безусловно, именно бикомпонентность может стать перспективной разработкой в борьбе со спаечной болезнью.
Для обоснования выбора наиболее оптимальных вариантов разработанных образцов, требуются их исследования с определенными функционально значимыми параметрами, которые обуславливают их клиническую эффективность.
Цель исследования. В условиях эксперимента in vitro, в сравнительном аспекте изучить определенные свойства новых образцов полимерных пленчатых имплантатов для использования их при операциях на органах брюшной полости.
Материалы и методы
Материалом для данных экспериментальных исследований послужила серия опытных образцов: 1, 2, 3, 4, 5, 6, изготовленных на основе полимера целлюлозы, которые отличались друг от друга различными технологиями изготовления.
Для достижения поставленной цели было проведено микрофотографирование полимерных пленчатых имплантатов с помощью лабораторного микроскопа LevenhukD320L при увеличении ×80.С помощью электронного микрометра iGaging0-1"/0.00005 измерена толщина и определен рельеф экспериментальных образцов. Мембраны размером 10×10 мм взвешены с помощью лабораторных весов. Были рассчитаны объем и плотность образцов размером 10×10 мм. Определение эластичности проводилось путем фиксации угла в момент нарушения целостности образца полимерного пленчатого имплантата в нативном состоянии с помощью транспортира.
V=a*b*c, где V-объем [мм³], a-длина [мм], b-ширина [мм], c-толщина участка образца [мм];
ρ=m/V, где ρ-плотность [мг/мм³], m- масса [мг], V-объем участка образца [мм³].
В конце исследования было применено ранжирование по Спирмену
Результаты и их обсуждение
По результатам проведенного исследования, было выявлено, что самым легким является образец размером 10×10 мм №6 с массой 4,72±0,11 мг, а образец №5 обладает максимальным показателем по данному критерию, значение которого составило 69,1±0,31мг (табл. 1). По результатам анализа объема участков исследуемых образцов, было отмечено, что образец №5 имеет наибольшее значение 7,36±2,54 мм, мм3. Наименьший показатель у образца № 6 и составил 4,22±0,36 мм, мм3. Полимерный пленчатый имплантат №6, в свою очередь, оказался и самым тонким образцом, его толщина составила 0,042±0,01 мм, напротив, самую большую толщину имеет полимер №5 - 0,736±0,02 мм. Набольшее значение плотности при изучении образцов соответствовало полимеру №3, что больше в 1,1 в сравнении с образцом №5.
Исследования эластичности показали, что образец №5 при сгибании под углом 180°, не теряет своей целостности, что нельзя сказать про остальные образы, которые теряют свою структуру уже при сгибании под углом в 80°. Благодаря такой особенности данный образец сможет более точно повторять контуры и изгибы части органа, на который был наложен имплантат, что обеспечит максимально плотную фиксацию к поврежденному участку.
По результатам анализа толщины, массы и объема исследуемых мембран размером 10×10 мм, выявлено, что образец №6 является самым тонким, легким и обладает наименьшим объемом среди всех остальных. Противоположным этому образцу является образец №5, который является самым плотным, тяжелым и обладает наибольшим объемом. На основе сделанных выводов, можно утверждать, что образец №5 не подходит для дальнейшего клинического исследования, в связи со своими физическими свойствами.
Из полученных данных анализа плотности исследуемых образцов, следует вывод, что полимеры №6 и №5 размером 10×10 мм обладают самой низкой плотностью. Обладатель самой высокой плотности является образец №3. На основании результатов можно сделать вывод, что только образцы № 6 и № 5 смогут обеспечить максимально плотную фиксацию к поврежденному участку.
Определение рельефа участков образцов размером 10×10 мм производилось по микрофотографиям, сделанным при помощи лабораторного микроскопа Levenhuk D320L при увеличении ×80 (табл. 2).
По результатам анализа микрофотографий исследуемых образцов можно отметить следующее: полимерные пленчатые имплантаты №1, №3, №6 обладают наибольшей площадью «высоких участков». Самая гладкая поверхность участков у образцов №2, №4, №5. На основе полученных данных можно сделать вывод, что имплантаты с наибольшей площадью «низких участков» отличаются лучшим контактом с поврежденным участком и за счет возникшей адгезии, могут обеспечить максимальную герметичность, что является одним из важных характеристик образцов, которые в дальнейшем могут быть использованы во время оперативного вмешательства.
С целью выявление наилучшего образца полимерного импланта по данным комплексного исследования в условиях in vitro было использовано ранжирование (табл. 3).
Минимальное значение ранга присвоено образцам с наиболее физиологичными для организма характеристиками (минимальное значение массы, толщины, объема, плотности, максимальное значение эластичности), затем полученные ранги суммировались (табл. 3). Импланты, набравшие наименьшее количество баллов (№6, №1) являются наиболее приемлемыми образцами для дальнейшего экспериментально исследования в условиях in vivo.
Таким образом, благодаря определению физико-механических свойств бикомпонентных пленчатых имплантатов, мы можем выбрать наиболее подходящие образцы для имплантации и проведения дальнейшей научной исследовательской работы в условиях in vivo.
Полученные результаты в будущем помогут открыть перспективы применения пленчатых полимерных имплантатов для лечения и профилактики различных заболеваний, связанных с хирургическим вмешательством.
Вывод
На основании результатов исследования было выявлено, что образцами с наиболее физиологичными имлпантами для дальнейшего исследования в условиях in vitro являются образцы №6 и №1.

About the authors

Vyacheslav Aleksandrovich Lipatov

FGBOU KSMU Russian Ministry of Health

Email: Valipatov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6121-7412
SPIN-code: 1170-1189
https://kurskmed.com/department/operative_surgery/teacher/587

MD, professor of the department of operative surgery and topographic anatomy FGBOU IN KSMU Russian Ministry of Health.

Russian Federation, Kursk, st. K.Marks, 3, 305004

Dmitriy M Mutalifovich

FGBOU KSMU Russian Ministry of Health

Email: D-yarmamedov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4580-5502
SPIN-code: 5572-9676
https://kurskmed.com/department/ophthalmology/teacher/602

assistant of the department of operative surgery and topographic anatomy FGBOU IN KSMU Russian Ministry of Health

Russian Federation, Kursk, st. K.Marks, 3, 305004

Anna V Davydova

FGBOU KSMU Russian Ministry of Health

Author for correspondence.
Email: anna.dav412@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6809-6438
SPIN-code: 3291-2891

student

Russian Federation, Kursk, st. K.Marks, 3, 305004

References

Supplementary files