Celem badań była ocena biologiczna zmodyfikowanych cementów opartych na fosforanie wapnia, w formie litych walców, przeznaczonych do uzupełniania ubytków kości. Badaniu poddano trzy rodzaje materiałów, oznaczonych roboczo symbolami B, H i K-0,25 alg, o następujących składach komponentów proszkowych: B - αTCP, DCP, DCPD; H - αTCP, HA; K-0,25 alg - αTCP, βTCP, DCPD, alginian sodu. Przeprowadzono badania cytotoksyczności oraz odczynu tkanki kostnej na obecność tych materiałów. Okres obserwacji po wszczepieniu kompozytów w formie litych walców do krętarzy kości udowej królików wynosił 1, 2 i 3 miesiące. W badaniach histologicznych stwierdzono, że w bezpośrednim sąsiedztwie implantów, do 2 miesiąca po wszczepieniu, obecna była faza wysiękowa. Wszczepy otaczało pasmo tkanki łącznej i kostnej częściowo wnikającej w strukturę implantu. W 3 miesiącu obserwacji ulegające częściowej defragmentacji cementy otaczała splotowata i blaszkowata tkanka kostna z wyspami tkanki łącznej. Implanty ulegały stopniowej resorpcji od strony brzeżnej. Przeprowadzone badania mikroskopowe wykazały, że resorpcja cementu i procesy regeneracyjne tkanki kostnej były intensywniejsze w przypadku cementu zawierającego alginian sodu w porównaniu do cementów nie zawierających alginianu.
EN
The aim of the study was to evaluate biological properties of modified calcium phosphate cements in the form of solid cylinders used to fill bone loss. Three kinds of materials denominated as B, H and K-0.25 alg composed of powder components: B - αTCP, DCP, DCPD; H - αTCP, HA; K-0.25 alg - αTCP, βTCP, DCPD, sodium alginate, were investigated. Cytotoxicity and bone tissue reaction to the presence of the materials was evaluated. The follow up period after implantation of the composites in the form of solid cylinders to the rabbit trochanter was 1, 2 and 3 months. Histological examinations revealed the presence of exudative phase in the immediate surrounding of the implants up to 2 months after implantation. The implants were surrounded by a layer of connective and bone tissue partly penetrating the structure of the implant. In the 3rd month of observation, partly defragmented cements were surrounded by plexiform and lamellar bone tissue which contained islets of connective tissue. The implants were undergoing gradual resorption on the marginal side. Microscopic examinations revealed that resorption of the material and regenerative processes in the bone tissue were most intense in the case of cement with sodium alginate in comparison to those not containing sodium alginate.
Nieregularne ubytki kości, zwłaszcza umiejscowione w głębi kości, są trudne do uzupełnienia materiałami litymi bez usunięcia zdrowej tkanki ponad ubytkiem. Odpowiednim materiałem mogłaby być resorbowalna ceramika w postaci płynnej. W tym celu opracowano w Instytucie Szkła i Ceramiki (ISiC) trzy postacie cementów wapniowo-fosforanowych mogących być wszczepianymi iniekcyjnie. Komponenty proszkowe tych cementów zawierały α-TCP i/lub β-TCP i/lub DCP i/lub DCPD i/lub i/lub HA i/lub alginian sodu. Proszki zarabiane roztworami wodnymi 12% wag. bursztynianu sodu lub 1-3% wag. Na2HPO4 miały półpłynną postać, możliwą do implantacji metodą iniekcji za pomocą strzykawki lekarskiej i igły iniekcyjnej do wytworzonych ubytków w kości udowej królików. Okres obserwacji wynosił 1, 2 i 3 miesiące. W badaniach histologicznych obserwowano w pierwszym miesiącu po wszczepieniu obecność fazy wysiękowej w tkance bezpośrednio przylegającej do wszczepu, która ustępowała w drugim miesiącu po wszczepieniu. Ulegające biodegradacji cementy otoczone były cienkimi pasmami włóknistej tkanki łącznej oraz tkanki kostnej splotowatej, które wnikały w strukturę wszczepu. W 3 miesiącu częściowo zresorbowane i pofragmentowane wszczepy otaczała i przerastała głównie splotowata i blaszkowata tkanka kostna z wyspami tkanki łącznej. Najszybciej procesy resorbcji wszczepu i regeneracji kości przebiegały po wszczepieniu cementu zawierającego alginian sodu. Badania eksperymentalne wykazały, że wszystkie trzy rodzaje cementów wapniowo-fosforanowych są biozgodne, wykazują cechy osteoindukcji i osteokondukcji. Ich płynna forma umożliwia łatwe i szczelne wypełnianie nieregularnych lub głęboko w kości położonych ubytków.
EN
Irregular bone loss, especially situated deeply inside the bone, cannot be easily filled with solid materials without removal of healthy bone tissue from above the loss. Thus resorbable liquid ceramic material could be a good alternative. For this reason, three forms of injectable calcium phosphate cements have been developed at the Institute of Glass and Ceramics (ISiC). Powder components of the cements contained α-TCP and/or β-TCP and/or DCP and/or DCPD and/or HA and/or sodium alginate. The powders, mixed with aqueous solutions of 12 wt.% sodium succinate or 1-3 wt.% Na2HPO4, had a semi-liquid form that could be applied by means of injection with a medical syringe and an injection needle to the site of bone loss in the rabbits' femur. The follow up period was 1, 2 and 3 months, Histological examinations one month after the injection revealed the presence of exudates in the tissue adjoining the implant, which disappeared two months after the injection. Undergoing biodegradation cements were surrounded by a thin layer of fibrous tissue and plexiform bone tissue, which penetrated the structure of the implant. In the third month, partly resorbed and fragmented implants were surrounded and overgrown mainly with plexiform and lamellar bone tissue with islands of connective tissue. The processes of implant resorption and bone regeneration were the quickest in the case of cement containing sodium alginate. The experimental studies have shown that all three kinds of calcium phosphate cement are biocompatible and reveal features of osteoinduction and osteoconduction. The liquid form enables easy and tight filling of irregular or deep-seated bone loss.
Obecnie trwają intensywne prace mające na celu udoskonalenie nośników miejscowej antybiotykoterapii w przewlekłym zapaleniu kości. Poszukiwane są materiały, które oprócz roli miejscowego dostarczyciela antybiotyku będą również spełniały funkcję podporową i uzupełniały powstałe w trakcie trwania procesu chorobowego ubytki kości. W pracy zostały przedstawione wyniki badań cytotoksyczności kompozytu porowatej ceramiki korundowej z poli(alkoholem winylu) (PAW) i Wankomycyną. W przeprowadzonych badaniach porównywano oddziaływanie kompozytu ceramiki korundowej z PAW i Wankomycyną na fibroblasty mysie 3T3 Balb/C, z oddziaływaniem kompozytu nie zawierającego antybiotyku oraz z hodowlą macierzystą. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że badany kompozyt nie wywołuje działania cytotoksycznego i warto podjąć badania na zwierzętach, celem oceny wpływu tych kompozytów na reakcję miejscową tkanek po implantacji.
EN
The main target of the present intensive work is to improve the drug carriers for local antibiotic therapy in the chronic bone inflammation. The sought after materials should present not only the function of local antibiotic supplier but also should play the scaffold role for the new bone formation. In this work we present the results of cytotoxicity evaluation of polyvinyl alcohol porous composite corundum ceramic containing wankomycine. During this assessment we compared the influence of polyvinyl alcohol porous composite corundum ceramic with wankomycine on mouse fibroblasts 3T3 Balb/C, with the influence of the same composite material without antibiotics and with matrix culture. On the basis of our investigation we can stated that the composite under study do not cause the cytotoxicity effects, and as such could be the subject of the further assessment on live animals to evaluate of the local tissue reaction after implantation of those materials.
New textile dressings containing dibutyrylchitin (DBCH) or regenerated chitin (RC) were prepared in the process of coating a trade polypropylene non-woven material with films of DBCH or RC. The dry dressing material contained ca. 40% of DBCH and 30% of RC. The dressings obtained were cut into pieces of 5×5 cm, sterilised by ethylene oxide and then subjected to biological evaluation required for medical devices. The evaluation included cytotoxicity effects, levels of cytokines TNF-α and IFNs, synthesis of nitrogen oxides (NO2/NO3), intracutaneous irritation, and the influence of full thickness skin lesions on the healing process.DBCH and RC caused no cytotoxic effects or primary irritation either in vitro or in vivo, nor did the activity of TNF-α, IFNs or the nitrogen oxide levels increase, and both had a positive influence on the wound healing process. Both dibutyrylchitin and regenerated chitin used for coating trade polypropylene non-woven material can be regarded as valuable dressing materials that accelerate wound healing.
PL
Nowe materiały opatrunkowe zawierające dibutyrylochitynę (DBCH) lub regenerowaną chitynę (RC) otrzymano w procesie powlekania handlowej włókniny PP warstwą DBCH lub RC. Otrzymane suche materiały opatrunkowe zawierały 40% DBCH lub 30% RC. Celem sprawdzenia możliwości ich zastosowania w medycynie materiały te, pocięte na kwadraty o wymiarach 5 x 5 cm i wysterylizowane dwutlenkiem etylenu, poddano badaniom biologicznym takim jak badania: działania cytotoksycznego, poziomu cytokin TNF i IFN, syntezy tlenków azotu N02/N03, śródskórnego działania drażniącego oraz wpływu na gojenie się ubytków skóry pełnej grubości. W wyniku tych badań, przeprowadzonych in vitro i in vivo stwierdzono, że opracowane materiały nie wywołują działania cytotoksycznego i pierwotnego działania drażniącego, nie powodują wzrostu aktywności TNF i INF oraz poziomu tlenków azotu, a ponadto aktywnie wpływają na proces gojenia się ran. Na tej podstawie uważa się, że zarówno dibutyrylochityna jak i regenerowana chityna mogą stanowić bardzo wartościowy materiał opatrunkowy przyśpieszający gojenie się ran.
In the process of esterification of chitin with butyric anhydride, dibutyrylchitin (DBCH) was obtained. DBCH - a diester derivative of chitin - is soluble in several popular organic solvents, and forms films and fibres. DBCH fibres were formed using a wet method of spinning, and non-woven materials were manufactured from DBCH fibres using different techniques of linking fibres in a web. The alkaline treatment was applied to DBCH fibres, and pure regenerated chitin fibres were obtained without destroying their structure. Non-woven chitin materials were also manufactured. Biological properties of DBCH and regenerated chitin textile materials were investigated in vitro and in vivo according to the European standards. On the basis of laboratory tests of the DBCH and regenerated aqueous extracts of chitin fibres, it was stated that both materials do not have any toxicological properties; they give neither local nor all-body reactions and show no irritation influence. The pathomorphological findings after implantation of chitin and DBCH fibres showed the very good biocompatibility of those materials. The results of biological investigations permit us to state that both kinds of textile materials fulfil the basic requirements obligatory for medical devices according to EN ISO 10993 (Biological evaluation of medical devices).
PL
Dibutyrylochitynę (DBCH) otrzymano w procesie estryfikacji chityny bezwodnikiem i masłowym. DBCH — dwuestrowa pochodna chityny — jest rozpuszczalna w ogólnie dostępnych rozpuszczalnikach organicznych i jest błono włóknotwórcza. Włókna DBCH uformowano metodą mokrego przędzenia, materiały nietkane wytworzono z włókien DBCH, stosując różne techniki łączenia włókien w sieć. Włókna DBCH poddano alkalicznej obróbce i otrzymano włókna regenerowanej chityny bez naruszenia ich struktury. Z nich również wytworzono materiały nietkane. Właściwości biologiczne materiałów włókienniczych z DBCH i chityny regenerowanej badano in vitro oraz in vivo stosując europejskie standardy. Na podstawie testów laboratoryjnych wodnych wyciągów włókien DBCH i regenerowanej chityny stwierdzono, że oba materiały nie wywołują ani miejscowych, ani ogólnych reakcji organizmu przy braku działania drażniącego. Na podstawie patomorfologicznych badań po implantacji włókien DBCH i chitynowych stwierdzono dobrą biozgodność tych materiałów. Wyniki badań biologicznych pozwalają stwierdzić, że oba rodzaje materiałów włókienniczych spełniają podstawowe wymagania biologiczne stawiane dla wyrobów medycznych zawarte w normie ISO 10993 „Biologiczna ocena wyrobów medycznych".
Celem pracy była ocena biozgodności włókien z chityny. Badania obejmowały: badania biologiczne wyciągów wodnych, badania działania cytotoksycznego, badania działania hemolitycznego, badanie śródskórnego działania drażniącego oraz badania implantacyjne. Na postawie przeprowadzonych badań nie stwierdzono działania hemolitycznego, cytotoksycznego i śródskórnego działania drażniącego. Proces wgajania przebiegał z krótkotrwałą fazą wysiękową o małym stopniu nasilenia, która około 14 dnia przechodziła w fazę proliferacyjną prowadzącą do wytworzenia torebki łącznotkankowej.
EN
The main purpose of this investigation was the bio- logical evaluation of the regenerated chitin fibres and their usability in medicine. Our investigation included laboratory tests of the aqueous extracts, haemolytic effects of the aqueous extracts, the cytotoxicity tests, intracutaneous reactivity test and the local reaction after implantation. In the conclusion we say that the fibres of regenerated chitin do not cause the haemolysis, cytotoxicity or intracutaneous irritation. The healing process of both types of fibres involved a short exudative phase, which after 14 days was followed by a proliferative phase. The latter ended with the development of a connective tissue capsule.
Ocenę biozgodności materiałów bioceramicznych przeprowadza się między innymi na podstawie reakcji ogólnoustrojowej i miejscowej, po implantacji w tkanki zwierząt doświadczalnych. Celem badań jest wykazanie, że struktura fizyczna powierzchni oraz rodzaj technologii otrzymywania biomateriałów może mieć znaczenie dla określenia odczynowości tkankowej. Badania wykonano na szczurach wszczepiając im domięśniowo trzy rodzaje ceramiki: ceramikę litą, ceramikę - litą silanowaną, ceramikę porowatą. Sekcje zwierząt przeprowadzono 7, 30, 90 dni po operacji. Na podstawie badań patomorfologicznych przeprowadzonych w okresie wczesnym tj. do 3 miesięcy po implantacji można stwierdzić, że ceramika silanowana o modyfikowanej powierzchni i określonym, celowo otrzymywanym potencjale elektrokinetycznym zeta, wywołuje minimalny miejscowy odczyn tkankowy. Nieco bardziej nasilony odczyn tkankowy obserwowano wokół ceramiki litej. Najsilniejszą reakcję tkankową manifestującą się obfitą i długotrwałą fazą wysiękową stwierdzono wokół ceramiki porowatej.
EN
One of the methods of evaluating the biocompatibility of ceramic materials is based on analysing local and general reactions of the organism after implantation into the tissues of experimental animals. The main target of this study was to demonstrate that physical structure of the surface and technology of biomaterials may influence the tissue reactions. The study made on rats, to the muscles of which three types of ceramics were implanted: solid ceramics, silanoated solid ceramics and porous ceramics. Animals were sacrificed after 7, 30, 90 days from the implantation. On the basis of pathomorphological studies in the early period (3 months after implantation) we stated that solid ceramics, with the modified surface and certain electrokinetic potential zeta, evoked minimal local tissue reaction. A slightly more intensive tissue reaction was observed around the non-modified solid ceramics. The most intensive tissue reaction manifested by an abundant and long-lasting exudative phase was observed around the porous ceramics.
W pracy przedstawiono ocenę wpływu wchłanialnych materiałów hemostatycznych na układ krzepnięcia i fibrynolizę. W osoczu cytrynianowym ubogopłytkowym oznaczono wybrane parametry układu krzepnięcia i fibrynolizy. Badania wykonano przed i po czasowym kontakcie z materiałami hemostatycznymi. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że materiał Spongostan nie wpływa na aktywność białek układu krzepnięcia i fibrynolizy, natomiast materiał Surgicel ;powoduje ich inaktywację, a materiał TachoComb tworzy skrzep fibrynowy bez udziału osoczowych składników krzepnięcia.
EN
In this paper the influence of absorbable topical haemostatic materials on coagulation and fibrynolysis was evaluated. The parameters of coagulation and fibrinolysis were determined after a certain time of incubation in human citrated plasma. It has been stated that Spongostan has no inftuence on the activity of proteins of coagulation and fibrinolysis, Surgical deactivates them and TachoComb creates fibrin clot of without plasma coagulation proteins.
Opracowana w Katedrze Chemii Fizycznej Polimerów metoda otrzymywania dibutyrylochityny przy użyciu kwasu nadchlorowego jako katalizatora reakcji estryfikacji chityny posiada szereg zalet: jest prosta, szybka i daje powtarzalne wyniki. Metoda ta powoduje znaczną degradację chityny, jednak nadal można otrzymać produkty reakcji o dostatecznie wysokiej masie cząsteczkowej o własnościach błono- i włóknotwórczych. Szereg doskonałych własności dibutyrylochityny, takich jak dobra rozpuszczalność w popularnych rozpuszczalnikach organicznych, bioaktywność, odporność na gamma radiacje, zdolność tworzenia błon, mikrosfer i włókien czynią z niej polimer o dużych możliwościach w ewentualnym stosowaniu do celów biomedycznych. Celem pracy była ocena biozgodności włókien z dibutyrylochityny. Badania obejmowały: 1. Badania biologiczne wyciągów wodnych: - Badania działania cytotoksycznego; - Badania działania hemolitycznego; - Badanie śródskórnego działania drażniącego. 2. Badania implantacyjne: - Badania odczynu tkanek po implantacji do jamy otrzewnowej myszy, - Ocenę zmian w poziomie cytokin IL 1βi IL 6 w płynie z jamy otrzewnowej myszy po implantacji. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że włókna z dibutyrylochityny nie wykazują działania toksycznego, nie wywołują zmian ogólnoustrojowych oraz nie wywołują istotnego wzrostu poziomu cytokin IL-1βi IL-6 po implantacji włókien z DBCH na okres 7, 14, 21 , 28 i 60 dni. Implantowane do jamy otrzewnowej, wywołują dość nasilony odczyn zapalny.
EN
The procedure of preparation of dibutyrytchitin using perchloric acid as a cheap and easily available catalyst of chitin esterification, evaluated at the Division of Physical Chemistry of Polymers, has a number of advantages: it is simple, quick and reproducible. This method promotes significant degradation of chitin. However, if is possible to synthesise a polymer with a molecular mass high enough to from strong films, fibres or microspheres. Butyrylation of chitin gives a high yield of easily solute products with a degree of substitution ca 2. Excellent properties of dibutyrylchitin such as easy solubility in common organic solvents, bioactivity, resistance to gamma irradiation, ability to form films, fibres and microspheres enable its wide application in medicine. The main target of our investigation was to evaluate the biocompatibility of dibutyrylchitin fibres. Our rnvestigaticn incłuded: 1. Biological properties of aqueous extracts: • cytotoxicological effect; • haemolyt;c effect; • intracutaneous reactivity test. 2. Evaluation after implantation: • evaluation of tissue reaction after mouse intraperitoneal implantation; • assessment of the changes in the level of cytokines IL 1β and IL 6 in the intraperitoneal liquids of mice after implantation. In the conclusion we can say that the dibutyrylchitin fibres do not have any toxicologicał properties, they give neither local nor all body reactions. They do not cause significant increase in the level of interleukins IL-1β or IL-6. After implantation into mouse peritoneal cavity the fibres caused fairly intense inflammation.