CURRENT APPROACHES OF BONE TISSUE ENGINEERING


Cite item

Full Text

Abstract

This article discusses the modern approaches of bone tissue engineering in oral and maxillofacial surgery for repair of bone integrity. Describes the new biomaterials in bone tissue engineering, complex scaffolds containing MSC for bone repair of large and critical bone defects, the criteria for selecting biomaterial scaffolds, as well as their positive and negative properties.

About the authors

I. A Stamboliev

People's Friendship University of Russia

117198, Moscow, Russian Federation

Julia Vladimirovna Gazhva

603005, Nizhny Novgorod, Russian Federation

Email: gazhva@yandex.ru
PhD, Tutor, assistant of the Department of Maxillofacial Surgery and Implantol-ogy NNSMA 603005, Нижний Новгород, Россия

S. G Ivashkevich

People's Friendship University of Russia

117198, Moscow, Russian Federation

V. M Ryabova

603005, Nizhny Novgorod, Russian Federation

603005, Нижний Новгород, Россия

References

  1. Невская В.В., Малый А.Ю., Морозов К.А., Тимофеева-Кольцова Т.П. Обоснование алгоритма ведения пациентов, пользующихся съемными протезами при частичном отсутствии зубов. Стоматология. 2011; 90 (2): 53-6.
  2. Кицул И.С., Пивень Д.В. Порядки оказания медицинской помощи в контексте соблюдения новых требований к качеству и безопасности медицинской деятельности. Заместитель главного врача. 2013; 5 (84): 58-65.
  3. Иванов С.Ю., Параскевич В.Л. Разработка системы дентальных имплантатов для реабилитации больных с полным отсутствием зубов. Хирург. 2009; 3: 16-30.
  4. Мураев А.А, Иванов С.Ю., Кобозев М.И., Баландина М.А., Семенова Ю.А., Рябова В.М. Использование костно-пластического материала, содержащего фактор роста эндотелия сосудов, для сохранения объёма альвеолярного гребня после удаления зубов. Журнал научных статей здоровье и образование в XXI веке. 2016; 18(1): 116-22.
  5. Dubruel P., Vlierberghe S.V. Biomaterials for Bone regeneration. Novel Techniques and application. Woodhead publishing series in biomaterials: Cambridge, UK; 2014.
  6. Carter D.R., Beaupre G.S., Giori N.J. et al. Mechanobiology of skeletal regeneration. Clin Orthop. 1998; 355: 41-55.
  7. Attawia M., Kadiyala S., Fitzgerald K. et al. Cell-based approaches for bone graft substitutes. Laurencin CT (ed) bone Graft substitutes ASTM. International West Conshohocken: 2003; 126-41.
  8. Bryant S.J., Anseth K.S. Controlling the spatial distribution of ECM components in degradable PEG hydrogels for tissue engineering cartilage. J. Biomed Mater Res A. 2003; 64: 70-9.
  9. Hollister S.J. Porous scaffold design for tissue engineering. Nat. Mater. 2005; 4: 518-24.
  10. Zhong T., Deng C., Gao Y., Chen M., Zuo B. Studies of in situforming hydrogels by blending PLA-PEG-PLA copolymer with silk fibroin solution. J. Biomed. Mater. Res. A. 2012; 100: 1983-9.
  11. Wang C.C., Yang K.C., Lin K.H., Liu H.C., Lin F.H. Ahighlyorganized three-dimensional alginate scaffold for cartilage tissue engineering prepared by microfluidic technology. Biomaterials. 2011; 32: 7118-26.
  12. Мураев А.А., Иванов С.Ю., Кибардин А.В., Дымников А.Б., Ларин С.С. Возможности создания биокерамических костезамещающих материалов методом 3d-прототипирования”. Материалы III Международной научно-практической конференции «Новые технологии создания и применения биокерамики в восстановительной медицине». Томск; 2013: 120-4.
  13. Мураев А.А., Ивашкевич С.Г., Рябова В.М., Короткова Н.Л., Семенова Ю.А., Мецуку И.Н. и др. Новый подход к объемной реконструкции сложных дефектов альвеолярной кости. Современные технологии в медицине. 2017; 9(2): 38-45.
  14. Мураев А.А., Иванов С.Ю., Ивашкевич С.Г., Телешев А.Т., Ки-бардин А.В., Кобец К.К. и др. Органотипичные костные имплантаты - перспектива развития современных остеопластических материалов. Стоматология. 2017; 3: 36-9.
  15. Ricard-Blum S. The collagen family. Cold Spring Harb. Perspect Biol. 2011: 3(1): a004978.
  16. Kim B.-S., Baez C.E., Atala A. Biomaterials for tissue engineering. World J. Urol. 2000; 18(4): 2-9.
  17. Ponticiello M.S., Schinagl R.M., Kadiyala S., Barry P. Gelatin-based resorbable sponge as a carrier matrix for human mesenchymal stem cells in cartilage regeneration therapy. J. Biomed. Mater. Res. 2000; 52 (2): 246-55.
  18. Peters A., Baruch Ya., Weisbuch F., Shoshany G., Neufeld G., Cohen S. Enhancing the vaskularization of three-dimensional porous alginate scaffolds by incarnating controlled release basic fibroblast growth factor microspheres. J. Biomed. Mater. Res. 2003; 65A (4): 489-98.
  19. Marreco P.R., da Luz Moreira P., Genari S.C., Moraes A.M. Effects of different sterilization methods on the iiio<|>liologY, mechanical properties and cytotoxicity of chitosan membranes used as a wound dressing. J. Biomed Mater Res. 2004; 71B (2): 268-77.
  20. HeYwood H.K., Sembi P.K., Lee D.A., Bader D.L. Cellular utilization determines viabilitY and matrix distribution profiles in chondrocYte-seeded algnate constructs. Tissue Engineering. 2004; 10 (9/10): 1467-79.
  21. Fialkov J.A., HolY C.E., Shoichet M.S., Davies J.E. In vivo bone engineering in a rabbit femur. J. Cranoifac. Surg. 2003; 14(3): 324-32.
  22. Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A. and Zaikov G.E. Biodegradation and Medical Application of Microbial PolY (3-HYdroxYbutYrate). J. Balkan tribolog. associat. 2008; 14 (3): 359-95.
  23. Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А., Шайтан К.В., Кирпичников М.П. Поли-3-оксибутират и биополимерные системы на его основе. Биомедицинская химия. 2011; 57 (4): 374-91
  24. Wang Y.W., Yang F., Wu Q., Cheng Y.C., Yu P.H., Chen J. et al. Effect of composition of polY (3-hYdroxYbutYrate-co-3-hYdroxYhexanoate) on growth of fibroblast and osteoblast. Biomaterials. 2005; 26: 755-61.
  25. Wang Y., Gao R., Wang P.P., Jian J., Jiang X.L., Yan C. et al. The differential effects of aligned electrospun PHBHHx fibers on adipogenic and osteogenic potential of MSCs through the regulation of PPARgamma signaling. Biomaterials. 2012; 33: 485-93.
  26. Ye C., Hu P., Ma M.X., Xiang Y., Liu R.G., Shang X.W. PHB/ PHBHHx scaffolds and human adipose-derived stem cells for cartilage tissue engineering. Biomaterials. 2009; 30: 4401-6.
  27. Webb W.R., Dale T.P., Lomas A.J., Zeng G., WimpennY I., El Haj A.J. et al. The application of polY(3-hYdroxYbutYrate-co-3-hYdroxYhexanoate) scaffolds for tendon repair in the rat model. Biomaterials. 2013; 34: 6683-94.
  28. Kose G.T., Ber S., Korkusuz F., Hasirci V. PolY(3-hYdroxYbutYric acid-co-3-hYdroxYvaleric acid) based tissue engineering matrices. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2003; 14: 121-6.
  29. Bremer F., Gellrich N.C., Stiesch M. In vitro studies of the mechanical load capabilitY of resorbable monofilament suture materials. Schweiz Monatssch Zahnmed. 2009; 119(9): 876-80.
  30. Ming X., Nichols M., Rothenburger S. In vivo antibacterial efficacY of MONOCRYL plus antibacterial suture (Poliglecaprone 25 with triclosan). Surg. Infect. (Larchmt). 2007; 8(2): 209-14.
  31. Meinig R.P. Clinical use of resorbable polYmeric membranes in the treatment of bone defects. Orthop. Clin. North. Am. 2010; 41(1): 39-47.
  32. Rezwan K., Chen Q.Z., Blaker J.J., Boccaccini A.R. Biodegradable and bioactive porous polYmer/inorganic composite scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials. 2006; 27(18): 3413-31.
  33. Jeffers J.R., Walter W.l. Ceramic-on-ceramic bearings in hip arthroplastY: state of the art and the future. J. Bone Joint Surg. Br. 2012; 94(6): 735-45.
  34. Reddi A.H. Morphogenetic messages are in the extracellular matrix: biotechnologY from bench to bedside. Biochem. Soc. Trans. 2000; 28: 345-9.
  35. WozneY J.M. Biology and clinical applications of rhBMP-2. In: Lynch SE, Genco RJ, Marx RE (eds). Tissue engineering: Applications in maxillofacial surgery and periodontics. Chicago IL Quintessence Publishing, 1999: 103-24.
  36. WozneY J.M., Rosen V. Bone morphogenetic protein and bone morphogenetic protein gene familu in bone formation and repair. Clin. Orthop. 1998; 346: 26-37.
  37. Мураев А.А., Иванов С.Ю., Артифексова А.А., Рябова В.М., Володина Е.В., Полякова И.Н. Изучение биологических свойств нового остеопластического материала на основе недеминерализованного коллагена, содержащего фактор роста эндотелия сосудов при замещении костных дефектов. Современные технологии в медицине. 2012; 1: 21-6
  38. Pittenger M.F., MackaY A.M., Beck S.C. et al. Multilineage potential of adult human mesenchYmal stem cells. Science. 1994; 284: 143--7.
  39. KadiYala S., Young R.G., Thiede M.A. et al. Culture expanded canine mesenchYmal stem cells possess osteochondrogenic potential in vivo and in vitro. Cell Transplant. 1997; 6: 125-34.
  40. Волков А.В., Бухарова Т.Б., Антонов Е.Н., Вихрова Е.Б., Попова А.В., Попов В.К., Гольдштейн Д.В. Тканеинженерная конструкция на основе мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани, полилактидных носителей и тромбоцитарного геля. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013; 8(4): 61-8
  41. Bruder S.P., Fink D.J., Caplan A.I. MesenchYmal stem cells in bone development, bone repair, and skeletal regeneration therapY. J. Cell Biochem. 1994; 56: 283-94.
  42. Cooper L.F., Harris C.T., Bruder S.P. et al. Incipient analYsis of mesenchYmal stem-cell-derived osteogenesis. J. Dent Res. 2001; 80: 314-20.
  43. BarrY F.P., MurphY J.M. MesenchYmal stem cells: clinical applications and biological characterization. Int J. Biochem Cell Bio. 2004; 36: 568-84.
  44. Catros S., Guillemot F., Amedee J., Fricain J.-C. Ingenierie tissulaire osseuse en chirurgie buccale et maxillo-faciale: applications cliniques. Med. Buccale Chir. Buccale. 2010; 16: 227-37.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2018 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».