Tribochemical Component of Oxidative Stress Development when Implantating of Artificial Joints. Part 2. Oxidative and Antiproliferative Effect of Wear Debris of Orthopedic Materials


Cite item

Full Text

Abstract

Using modeling reaction with constant production of metal radical-generated wear debris it was determined increasing intensification of oxidative processes. Generated free radicals enabled to oxidize polymeric component of endoprostheses. Radical-generated wear debris significantly decreased the proliferative ability of human osteogenic cells. Inert ceramics particles showed antiprolifirative effect only in their high concentration. Those particles prevented growth
of osteogenic cells. Worsening in mechanical properties of polymeric implant components and disturbance of bone remodeling under radical-generated wear debris may be one of the causes of further development of implant loosening and its instability.

About the authors

Valeriy Georgievich Bulgakov

ЦИТО

Email: bulgakov_cito@mtu-net.ru
канд. биол. наук, старший науч. сотр. отдела экспериментальной травматологии и ортопедии; ЦИТО

V K Il'ina

ЦИТО

канд. мед. наук, ведущий науч. сотр. лаборатории соединительной ткани с группой клинической генетики; ЦИТО

N S Gavryushenko

ЦИТО

профессор, доктор тех. наук, руководитель испытательной лаборатории; ЦИТО

A N Shal'nev

ЦИТО

доктор мед. наук, руководитель отдела экспериментальной травматологии и ортопедии; ЦИТО

N P Omel'yanenko

ЦИТО

профессор, доктор мед. наук, руководитель лаборатории соединительной ткани с группой клинической генетики; ЦИТО

V G Bulgakov

V K Il'ina

N S Gavryushenko

A N Shal'nev

N P Omel'yanenko

References

  1. Булгаков В.Г., Гаврюшенко Н.С., Цепалов В.Ф. Количественная оценка радикалообразующей способности частиц износа ортопедических сплавов //Перспектив. матер. - 2004. - N 3. - C. 49-54.
  2. Булгаков В.Г., Ильина В.К., Гаврюшенко Н.С. и др. Антипролиферативное действие радикалообразующих и инертных частиц износа ортопедических материалов и его ингибирование костным жиром //Перспектив. матер. - 2004. - N 6. - C. 36-42.
  3. Булгаков В.Г., Гаврюшенко Н.С., Шальнев А.Н., Цепалов В.Ф. Трибохимический компонент развития окислительного стресса при имплантации искусственных суставов. Часть I. Определение радикалообразующей способности частиц износа различных ортопедических материалов //Вестн. трвматол. ортопед. - 2010. - N 1. - С. 44-48.
  4. Евмененко Н.П., Гороховатский, Цепалов В.Ф. Исследование кинетики и механизма окисления кумола на окиси хрома //Нефтехимия. - 1971. - Т. 11, N 3. - С. 400-403.
  5. Фриденштейн Ф.Я. Клонирование стромальных клеток-предшественников //Методы культивирования клеток. - Л., 1988. - C. 257-265.
  6. Ciapetti G., Granchi D., Savarino L. et al. In vitro testing of the potential for orthopedic bone cements to cause apoptosis of osteoblast-like cells //Biomaterials. - 2002. - Vol. 23, N 2. - P. 617-627.
  7. Costa L., Jacobson K., Bracco P., Brach del Prever E.M. Oxidation of orthopaedic UHMWPE //Biomaterials. - 2002. - Vol. 23, N 7. - P. 1613-1624.
  8. Germain M.A., Hatton A., Williams S. et al. Comparison of the cytotoxicity of clinically relevant cobalt-chromium and alumina ceramic wear particles in vitro //Biomaterials. - 2003. - Vol. 24, N 3. - P. 469-479.
  9. Hirakawa K., Bauer T.W., Stulberg B.N., Wilde A.H. Comparison and quantitation of wear debris of failed total hip and total knee arthroplasty //J. Biomed. Mater. Res. - 1996. - Vol. 31, N 2. - P. 257-263.
  10. Jahan M.S., Wang C., Schwartz G., Davidson J.A. Combined chemical and mechanical effects on free radicals in UHMWPE joint during implantation //J. Biomed. Mater. Res. - 1991. - Vol. 25, N 8. - P. 1005-1017.
  11. Kwon S.Y., Lin T., Takei H. et al. Alterations in the adhesion behavior of osteoblasts by titanium particle loading: inhibitionof cell function and gene expression //Biorheology. - 2001. - Vol. 38, N 2-3. - P. 161-183.
  12. Meldrum R.D., Bloebaum R.D., Dorr L.D. Metal ion concentration in retrieved polyethylene total hip inserts and implications for artifactually high readings in tissue //J. Biomed. Mater. Res. - 1993. - Vol. 27, N 11. - P. 1349-1355.
  13. O'Connor D.T., Choi M.G., Kwon S.Y., Paul Sung K.L. New insight into the mechanism of hip prosthesis loosening: effect of titanium debris size on osteoblast function //J. Orthop. Res. - 2004. - Vol. 22, N 2. - P. 229-236.
  14. Ozmen I., Naziroglu M., Okutan R. Comparative study of antioxidant enzymes in tissues surrounding implant in rabbits //Cell Biochem. Funct. - 2006. - Vol. 24, N 3. - P. 275-281.
  15. Pioletti D.P., Takei H., Kwon S.Y. et al. The cytotoxic effect of titanium particles phagocytosed by osteoblasts //J. Biomed. Mater. Res. - 1999. - Vol. 46, N 3. - P. 399-407.
  16. Raimondi M.T., Vena P., Pietrabissa R. Quantative evaluation of the prosthetic head damage induce by mic-roscopic third-body particles in total hip replacement //J. Biomed. Mater. Res. - 2001. - Vol. 58, N 4. - P. 436-448.
  17. Soloviev A., Schwarz E.M., Darowish M., O'Keefe R.J. Sphingomyelinase mediates macrophage activation by titanium particles independent of phagocytosis: а role for free radicals, NFkappaB, and TNFalpha //J. Orthop. Res. - 2005. - Vol. 23, N 6. - P. 1258-1265.
  18. Stea S., Visentin M., Granchi D. et al. Apoptosis in periimplant tissue //Biomaterials. - 2000. - Vol. 21, N 13. - P. 1393-1398.
  19. Zhang Q., Kusaka Y., Sato K. et al. Differences in the extent of inflammation caused by intratracheal exposure to three ultrafine metals:role of free radicals //J. Toxicol. Environ. Health A. - 1998. - Vol. 53, N 6. - P. 423-438.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2010 Eco-Vector



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».