Лазерные технологии в соединении биологической ткани

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Цель. Повышение эффективности хирургического лечения стоматологических пациентов путем экспериментальной разработки лазерного шва мягких тканей челюстно-лицевой области с применением лазерного излучения и биоприпоя.

Материал и методы. Экспериментальная модель исследования была создана на 8 лабораторных кроликах породы Шиншилла. Линейные раны на коже делали хирургическим скальпелем №15С и ушивали. Всех кроликов разделили на 3 группы исследования: 1-я – раны ушивали нитью Пролен 5.0; 2-я – края ран соединяли методикой лазерной сварки тканей с помощью лазерного аппарата с длиной волны 970 нм и Биоприпоя №1 на основе бычьего сывороточного альбумина, индоцианина зеленого; 3-я – края ран соединяли методикой лазерной сварки тканей с помощью лазерного аппарата с длиной волны 970 нм и Биоприпоя №2 на основе бычьего сывороточного альбумина, индоцианина зеленого и одностенных углеродных нанотрубок. В послеоперационном периоде оценивали выраженность отека, интенсивность гиперемии, сроки эпителизации ран на 1-е, 3-и, 5-е и 10-е сутки в баллах.

Результаты. Экспериментальные исследования на кроликах in vivo показали, что наилучшая регенерация была при соединении краев ран с помощью лазерной сварки кожи с использованием лазерного излучения и Биоприпоя №2, в послеоперационном периоде минимальные отек и гиперемия, расхождение швов и некроз тканей отсутствовали, отмечена более ранняя эпителизация и эстетический рубец.

Заключение. Применение лазерного излучения и Биоприпоя является перспективной методикой для соединения краев ран на коже, так как ускоряется регенерация и формируется эстетический рубец.

Об авторах

Е. А. Сорокина

Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: sorokina_e_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0009-0002-7968-8524
SPIN-код: 1390-8967
Россия, Москва

М. И. Сойхер

Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет); Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского

Email: sorokina_e_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-5775-698X
SPIN-код: 8101-7708

кандидат медицинских наук

Россия, Москва; Москва

Н. С. Морозова

Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: sorokina_e_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-6453-1615
SPIN-код: 4654-9842

доктор медицинских наук

Россия, Москва

А. Ю. Герасименко

Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет); Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Email: sorokina_e_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0001-6514-2411
SPIN-код: 2010-1600

доктор технических наук, доцент

Россия, Москва; Зеленоград

С. В. Тарасенко

Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: sorokina_e_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0001-8595-8864
SPIN-код: 3320-0052

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Москва

Е. А. Морозова

Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы

Email: sorokina_e_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-5312-9516
SPIN-код: 5490-3554

доктор медицинских наук, доцент

Россия, Москва

Список литературы

  1. Евсеев М.А. Хирургический шов: эволюция нити и иглы. Клинический опыт Двадцатки. 2012; 4 (16): 59–62 [Evseev M.A. Surgical suture: the evolution of thread and needle. Clinical experience of the Twenties. 2012; 4 (16): 59–62 (in Russ.)].
  2. Робустова Т.Г. Хирургическая стоматология. 4-е изд. М.: Медицина, 2010; c. 622 [Robustova T.G. Surgical dentistry. 4th ed. M.: Medicine, 2010; p. 622 (in Russ.)].
  3. Федоров П.Г., Аршакян В.А., Гюнтер В.Э. и др. Современные шовные материалы (обзор литературы). Acta Biomedica Scientifica. 2017; 2 (118): 157–62 [Fedorov P.G., Arshakyan V.A., Gunter V.E. et al. Modern sutural materials (review of literature). Acta Biomedica Scientifica. 2017; 2 (118): 157–62 (in Russ.)]. doi: 10.12737/article_5a0a8e626adf33.46655939
  4. Li-Da H., Zhen L., Yu P. et al. A review on biodegradable materials for cardiovascular stent application. Frontiers of Materials Science. 2016; 10 (3): 238–59. doi: 10.1007/s11706-016-0344-x
  5. Chen Y.S., Hsiue G.H. Directing neural differentiation of mesenchymal stem cells by carboxylated multiwalled carbon nanotubes. Biomaterials. 2013; 34 (21): 4936–44. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.03.063
  6. Шахно Е.А. Физические основы применения лазеров в медицине. СПб: НИУ ИТМО, 2012; c. 129 [Shakhno E.A. The physical foundations of the use of lasers in medicine. St. Petersburg: NRU ITMO, 2012; p. 129 (in Russ.)].
  7. Герасименко А.Ю., Губарьков О.В., Ичкитидзе Л.П. и др. Нанокомпозитный припой для лазерной спайки биологических тканей. Известия вузов. Электроника. 2010; 4: 33–41 [Gerasimenko A.Yu., Gubarkov O.V., Ichkitidze L.P., et al. Nanocomposite solder for laser soldering of biological tissues. Izvestiya vuzov. Electronics. 2010; 4: 33–41 (in Russ.)].
  8. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Монография. М.: Ай Пи Ар Медиа, 2021; с. 495 [Tuchin V.V. Biomedical optics fiber research and laser technology. А monograph. M.: IPR Media, 2021; p. 495 (in Russ.)].
  9. Минаев В.П., Жилин К.М. Современные лазерные аппараты для хирургии и силовой терапии на основе полупроводниковых и волоконных лазеров: рекомендации по выбору и применению. М.: Научно-техническое объединение «ИРЭ-Полюс», 2009; c. 47 [Minaev V.P., Zhilin K.M. Modern laser devices for surgery and power therapy based on semiconductor and fiber lasers: recommendations for selection and application. M.: Scientific and Technical Association «IRE-Polyus», 2009; p. 47 (in Russ.)].
  10. Foyt D., Johnson J.P., Kirsch A.J. et al. Dural closure with laser tissue welding. Otolaryngol Head Neck Surg. 1996; 115 (6): 513–8. doi: 10.1016/s0194-59989670005-0
  11. McNally K.M., Sorg B.S., Chan E.K. et al. Optimal parameters for laser tissue soldering. Part 1: tensile strength and scanning electron microscopy analysis. Lasers Surg Med. 1999; 24 (5): 319–31. doi: 10.1002/(sici)1096-9101(1999)24:5<319
  12. Pabittei D.R., de Boon W., Heger M. et al. Laser-assisted vessel welding: state of the art and future outlook. J Clin Transl Res. 2015; 30 (2): 1–18. doi: 10.18053/jctres.201502.006
  13. Kramer E.A., Rentschler M.E. Energy-based tissue fusion for sutureless closure: applications, mechanisms, and potential for functional recovery. Annu Rev Biomed Eng. 2018; 20: 1–20. doi: 10.1146/annurev-bioeng-071516-044702
  14. Ashbell I., Agam N., Katzir A. et al. Laser tissue soldering of the gastrointestinal tract: a systematic review LTS of the gastrointestinal tract. Heliyon. 2023; 9 (5): 16018. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e16018
  15. Gerasimenko A.Y., Morozova E.A., Ryabkin D.I. et al. The study of the interaction mechanism between bovine serum albumin and single-walled carbon nanotubes depending on their diameter and concentration in solid nanocomposites by vibrational spectroscopy. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2020; 227: 117682. DOI: 10.3390/ bioengineering 9060238
  16. Рябкин Д.И., Сучкова В.В., Герасименко А.Ю. Предсказание прочности на разрыв лазерных сварных швов биотканей методами машинного обучения. Медицинская техника. 2023; 2 (338): 26–9 [Ryabkin D.I., Suchkova V.V., Gerasimenko A.Yu. Prediction of tensile strength of laser welds of biological fabrics by machine learning methods. Medical equipment. 2023; 2 (338): 26–9 (in Russ.)].
  17. Silva S.S., Motta A., Rodrigues M.T. et al. Novel genipin- cross-linked chitosan/silk fibroin sponges for cartilage engineering strategies. Biomacromolecules. 2008; 9 (10): 2764–74. doi: 10.1021/bm800874q
  18. Simhon D., Gabay I., Shpolyansky G. et al. Temperature-controlled laser-soldering system and its clinical application for bonding skin incisions. J Biomed Opt. 2015; 20 (12):128002. doi: 10.1117/1.JBO. 20.12.128002
  19. Barry R.M. Biomedical Photonics. CRC Press. Boca Raton, Florida, USA. 2003. doi: 10.1117/1.1776177
  20. Judy M.M., Fuh L., Matthews J.L. et al. Gel electrophoretic studies of photochemical cross-linking of type I collagen with brominated 1,8-naphthalimide dyes and visible light. Proceedings of SPIE. 1994; 2128. doi: 10.1117/12.184876
  21. Judy M.M., Nosir H.R., Jackson R.W. et al. Photochemical bonding of skin with 1,8-naphthalimide dyes. Proceedings of SPIE. 1997: 3195. doi: 10.1117/12.297902
  22. Mulroy L., Kim J., Wu I. et al. Photochemical keratodesmos for repair of lamellar corneal incisions. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2000; 41 (11): 3335–40.
  23. Merguerian P.A., Pugach J.L., Lilge L.D. Nonthermal ureteral tissue bonding: comparison of photochemical collagen crosslinking with thermal laser bonding. Proceedings of SPIE. 1999; 3590. doi: 10.1117/12.350962
  24. Matteini P., Ratto F., Rossi F. et al. Hybrid nanocomposite films for laser-activated tissue bonding. J Biophotonics. 2012; 5 (11–12): 868–77. doi: 10.1002/jbio.201200115
  25. Ark M., Cosman P.H., Boughton P. et al. Photochemical Tissue Bonding (PTB) methods for sutureless tissue adhesion. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2016; 71: 87–98. doi: 10.1016/j.ijadhadh.2016.08.006
  26. Wang X., Ao Q., Tian X. et al. 3D bioprinting technologies for hard tissue and organ engineering. Materials. 2016; 9 (10): 1–23. doi: 10.3390/ma9100802
  27. Peterson A.W., Halter M., Tona A. et al. High resolution surface plasmon resonance imaging of single cells. BMC Cell Biol. 2014; 15: 35. doi: 10.1186/1471-2121-15-35
  28. Gobin A.M., O’Neal D.P., Halas N.J. et al. Laser tissue soldering with near-infrared absorbing nanoparticles. Proceedings of SPIE. 2005; 5686 (713): 261. doi: 10.1117/12.590614
  29. Gerasimenko A.Y., Ichkitidze L.P., Podgaetsky V.M. et al. Biomedical applications of promising nanomaterials with carbon nanotubes. Biomed Eng. 2015; 48: 310–4. doi: 10.1007/s10527-015-9476-z
  30. Sun Y., Liu X., George M.N. Enhanced nerve cell proliferation and differentiation on electrically conductive scaffolds embedded with graphene and carbon nanotubes. Biomed Mater Res. 2021; 109 (2): 193–206. doi: 10.1002/jbm.a.37016
  31. Gerasimenko A.Y., Dedkova A.A., Ichkitidze L.P. et al. A study of preparation techniques and properties of bulk nanocomposites based on aqueous albumin dispersion. Opt Spectrosc. 2013; 115 (2): 283–9. doi: 10.1134/S0030400X13080092
  32. Gerasimenko A.Y., Glukhova O.E., Savostyanov G.V. et al. Laser structuring of carbon nanotubes in the albumin matrix for the creation of composite biostructures. J Biomed Opt. 2017; 22 (6): 065003. doi: 10.1117/1.JBO.22.6.065003
  33. Gerasimenko A.Y., Ichkitidze L.P., Pavlov A.A. et al. Laser system with adaptive thermal stabilization for welding of biological tissues. Biomed Eng. 2016; 49 (6): 344–8. doi: 10.1007/s10527-016-9563-9
  34. Ichkitidze L.P., Gerasimenko V.M., Podgaetsky S.V. et al. Layers with the tensoresistive properties and their possible applications in medicine. Mater Phys Mech. 2018; 37 (2): 153–8. doi: 10.18720/MPM.3722018_7
  35. Семенов Г.М., Петришин В.Л., Ковшова М.В. Хирургический шов. 3-е изд. СПб: Питер, 2012; с. 256 [Semenov G.M., Petrishin V.L., Kovshova M.B. Surgical staining. The 3rd is decreasing. St. Petersburg: Piter, 2012; p. 256 (in Russ.)].
  36. Рисованный С.И., Рисованная О.Н., Масычев В.И. Лазерная стоматология. Краснодар: Кубань-Книга, 2005; c. 74–124 [Risovanny S.I., Risovannaya O.N., Masychev V.I. Laser dentistry. Krasnodar: Kuban-Book, 2005; p. 74–124 (in Russ.)].
  37. Тарасенко С.В., Царев В.Н., Гарипов Р.Д. и др. Микробиологическое обоснование и эффективность применения эрбиевого и неодимового лазеров у пациентов с воспалительными заболеваниями пародонта и периимплантационных тканей. Клиническая стоматология. 2019; 4 (92): 41–5 [Tarasenko S.V., Tsarev V.N., Garipov R.D. et al. Microbiological justification and effectiveness of the use of erbium and neodymium lasers in patients with inflammatory periodontal diseases and peri-implantation tissues. Clinical dentistry. 2019; 4 (92):41–5 (in Russ.)]. doi: 10.37988/1811-153X_2019_4_41
  38. Тарасенко С.В., Вавилова Т.П, Тарасенко И.В. и др. Оптимизация регенерации минерализованных и мягких тканей челюстно-лицевой области после воздействия Er:YAG-лазера. Российский стоматологический журнал. 2016; 20 (2): 66–73 [Tarasenko S.V., Vavilova T.P., Tarasenko I.V., et al. Optimization of regeneration of mineralized and soft tissues of the maxillofacial region after exposure to an Er:YAG laser. Russian Dental Journal. 2016; 20 (2): 66–73 (in Russ.)]. doi: 10.18821/1728-28022016;20(2):66-73
  39. Гемонов В.В., Лаврова Э.Н., Фалин Л.И. Гистология и эмбриология органов полости рта и зубов. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019; с. 320 [Gemonov V.V., Lavrova E.N., Falin L.I. Histology and embryology of the organs of the oral cavity and teeth. M.: GEOTAR-Media, 2019; p.320 (in Russ.)].
  40. Walker D.M. Oral mucosal: an overview. Ann Acad Med Singapore. 2004; 33 (4): 27–30.
  41. Berkovitz B.K., Hoiiand G.R., Moxam B.J. Oral Anatomy. Histology and Embryology. St Louis: Mosby, 2009; р. 416.
  42. Sivapathasundharam B. Textbook or Oral Embryology and Histology. Jay Pee Brothers, Medicine. 2018; р. 370.
  43. Александров М.Т. Лазерная клиническая биофотометрия (теория, эксперимент, практика). М.: Техносфера, 2008; 581 с. [Alexandrov M.T. Laser clinical biophotometry (theory, experiment, practice). M.: Technosphere, 2008; 584 р. (in Russ.)].
  44. Баграмов Р.И., Александров М.Т., Сергеев Ю.Н. Лазеры в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии и реконструктивно-пластической хирургии. М.: Техносфера, 2010; 576 с. [Bagramov R.I., Alexandrov M.T., Sergeev Yu.N. Lasers in dentistry, maxillofacial surgery and reconstructive plastic surgery. M.: Technosphere, 2010; 576 р. (in Russ.)].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фото лабораторного кролика: а – разметка экспериментальных разрезов; б – сформированные линейные разрезы длиной 1 см на коже холки кролика

Скачать (110KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фото лабораторного кролика: а – забор биоприпоя в стерильный инсулиновый шприц; б – внесение биоприпоя с помощью инсулинового шприца в линейную рану на холке спины кролика; в – воздействие лазерным излучением на линейную рану на кожу холки спины кролика

Скачать (220KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фото лабораторного кролика после наложения швов: а – 1-е сутки; б – 3-и сутки; в – 5-е сутки; г – 10-е сутки

Скачать (212KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Динамика выраженности послеоперационного отека при наложении швов на кожу холки кроликов

Скачать (70KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Динамика выраженности гиперемии при наложении швов на кожу холки кроликов

Скачать (82KB)
Метаданные

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».