The effect of polymer gel on rabbits’ macroorganism under conditions of long-term intraosseous exposure



Cite item

Full Text

Abstract

Relevance: Studying of the effect of the gel on the surrounding tissues is important for assessing delayed complications when using such a composition to prevent the development of postoperative complications at the site of surgical intervention during fracture reduction and prosthetics of bone tissue elements. The article presents data that are the result of a long-term study (over 1 year) of the effect of a polymer gel based on polyvinyl pyrrolidone with antibiotics on the cells of the bone marrow, soft tissues, and parenchymal organs of rabbits after its implantation with a surgical needle in the medullary canal of the femur. The aim of the work is to assess the effect of an experimental polymer hydrogel with prolonged antimicrobial activity on the histoarchitectonics of parenchymal organs and perifocal tissues one year after its implantation in the distal epiphysis of the femur of laboratory animals (rabbits). Materials and methods. The study used a surgical method of introducing a gel-filled needle into the femur, followed by monitoring the hematological parameters of the rabbit’s blood during the experiment and a histological examination at the end. Results: no deviations of clinical and biochemical blood parameters from reference values were established, which is confirmed by the preserved histoarchitectonics of parenchymal organs during histological examination. As a result of the analysis of histological sections of bone and soft tissue samples of the femur in the area of the gel-impregnated needle implantation, it was revealed that fragments of gel (456.23 – 34108.29 μm2) are present throughout the year both in the femur area and in the marrow canal among the red bone marrow cells. Over time, a capsule (~ 10 μm thick) consisting of collagen fibers forms around the particles and between the muscle fibers in the operated area of the thigh. Subsequently, in the cavity of the bone marrow canal, the capsule was observed to be compacted and thickened to 17.5 μm with signs of its heterotopic ossification. According to the test results, in the bone marrow canal, around the gel particles, the presence of lymphocytes was revealed in the form of a thin demarcation zone with a single, perifocal presence of giant multinucleated foreign body cells (1-2 cells per 3 gel particles), containing fragments of the gel in their cytoplasm. No inflammatory reaction was detected to the prolonged presence of the gel in the soft tissues of the thigh in the area of the operation, and in the marrow canal perifocal from the surgical needle place. In dynamics, the development of connective tissue around the gel particles (in the soft tissues of the thigh and in the marrow canal) with its subsequent consolidation in the marrow canal was demonstrated, and it was also established that the gel does not have a toxic effect on bone marrow cells and structures of parenchymal organs.

Full Text

Перипротезная инфекция (ППИ) – одна из ведущих причин неудовлетворительных результатов после замены крупных суставов. Показано, что частота развития инфекционных осложнений после первичного эндопротезирования в таких случаях составляет 0,78-2,7% [1, 2]. При этом, недавние публикации показывают, что в структуре причин ревизионных операций после первичного эндопротезирования тазобедренного сустава доля инфекции составляет 40,7%, а после повторных ревизий – 72,5% [3]. Эффективность купирования ППИ существенно зависит от выбора рациональной хирургической тактики и этиологии инфекционного процесса, в связи с чем доля благоприятных исходов лечения профильных пациентов колеблется от 79,6-92% [4, 5] до 65-75% в зависимости от вида бактерий, микробных ассоциаций или редких патогенов [6, 7, 8, 9].

Наиболее распространенным методом лечения хронической ППИ является двухэтапная методика [10]. Несмотря на проведение двух последовательных операций и двух курсов антибактериальной терапии при этапном лечении, от 5 до 25% случаев могут привести к повторному рецидиву инфекционного процесса [11, 12]. Локальная антибиотикотерапия несколько десятилетий используется травматологами-ортопедами всего мира и является стандартной процедурой при лечении пациентов с ППИ [13]. Известно, что высокая локальная концентрация антимикробных препаратов в периимплантной области способна эффективно воздействовать на бактериальные клетки, в том числе защищенные биопленкой [5]. В то же время, необходимо отметить, что элюция антибиотика ограничена внешним слоем цемента, в связи с чем концентрация препарата в течение нескольких дней падает ниже минимальной ингибирующей концентрации [14], что может приводить к формированию микробных биопленок на поверхности имплантированного цемента и способствовать развитию рецидива [15]. В связи с указанными недостатками костного цемента все больше исследователей занимаются разработкой альтернативных методов локальной терапии с применением различных гидрогелей в качестве носителей антимикробных препаратов [16, 17, 18].

Ранее авторами в экспериментах in vivo была показана высокая эффективность разрабатываемого экспериментального антимикробного полимерного гидрогеля для профилактики развития хронического инфекционного процесса при одномоментном выполнении санации очага остеомиелита и эндопротезирования тазобедренного сустава у кроликов на фоне короткого курса антибактериальной терапии [19]. Однако выявленная на 90 сутки после имплантации выраженная гигантоклеточная реакция в мягких тканях лабораторных животных, направленная, по-видимому, на биодеградацию геля, потребовала дальнейших исследований на более длительных сроках [20].

Цель работы: оценка влияния экспериментального полимерного гидрогеля с пролонгированной антимикробной активностью на гистоархитектонику паренхиматозных органов и перифокальных тканей через год после его имплантации в область дистального эпифиза бедренной кости лабораторных животных (кроликов).

 

Материалы и методы.

В работе использовали полимерный гель на основе поливинилпирролидона (ПВП) и антибиотиков (фосфомицина и гентамицина), разработанный авторами статьи.

Эксперимент был выполнен на кроликах породы Шиншилла Советская (самцы в возрасте 8 месяцев, масса ‒ 2‒3 кг), полученных из питомника лабораторных животных Опытно-производственного хозяйства “Манихино” (ФГУП ОПХ “Манихино”, Россия), прошедших 14-суточный карантин в виварии для лабораторных животных. Содержание, кормление и все манипуляции соответствовали стандартам Европейской конвенции и национальным Правилам работы с лабораторными животными. Протокол исследований прошел этическую экспертизу и получил одобрение локального комитета. На момент начала работ животные были клинически здоровы, имели ветеринарные свидетельства и находились в равных условиях ухода и питания.

Ввиду отсутствия нормативных документов, регламентирующих оценку свойств имплантируемого образца гидрогеля и выраженности реакции тканей в длительных экспериментах in vivo с указанием техники оперативных вмешательств, был выбран следующий ход эксперимента (количество животных указано для срока экспозиции – 1 год): наркотизированным животным (телазол в дозе 18 мг/кг массы тела внутримышечно) в положении на боку с фиксацией конечностей выполняли разрез и оперативный доступ к области дистального эпифиза бедренной кости, проксимальнее дистального метафиза, со стороны латерального мыщелка. При помощи хирургической дрели формировали диагональное отверстие через бедренную кость, пересекающее костномозговой канал, в который животным группы 1 (группа сравнения, n=3) имплантировали спицу Киршнера (ООО “Производственно-техническое объединение “Медтехника”, Россия), а животным группы 2 (основная группа, n=3) ‒ в сформированный канал вводили исследуемый гель в объеме 0,5 мм3 и затем имплантировали аналогичную спицу. Дефект мягких тканей ушивали двухэтажным швом. Сравнение гистоархитектоники исследуемых образцов тканей из периимплантной области (мягкие ткани бедра, бедренная кость, костный мозг) и паренхиматозных органов (почка, печень, селезёнка, сердце, лёгкое) прооперированных животных выполняли с интактными животными группы 3 (контрольная, n=3).

Животным групп 1 и 2 по окончании операции для оценки позиционирования хирургической спицы выполняли рентгенологическое исследование (рис. 1). Рентгенография кроликов группы 3 не показала патологические изменения в бедренной кости у включенных в исследование животных.

Рисунок 1 – Рентгенограмма бедренной кости кроликов: a. Группа 3 (интактные); b. Группа 2 (спица с гелем). Стрелкой показана хирургическая спица.

Figure 1 – X-ray of the rabbit femur: a. Group 3 (intact); b. Group 2 (gel-filled needle). The arrow shows the surgical needle.

В первые 3-е суток после операции животным проводили антибиотикопрофилактику (цефтриаксон по 50 мг/кг 1 раз в сутки внутримышечно) и обезболивание (кеторолак по 0,3 мл 2 раза в день внутримышечно). За животными устанавливали ежедневное наблюдение. Отбор крови для определения гематологических и клинических показателей осуществляли из ушной вены. На гематологическом анализаторе Mindray BC-2800-vet (Shenzhen Mindray Animal Medical Technology Ltd., Китай) определяли количество лейкоцитов, лимфоцитов, моноцитов, эритроцитов, тромбоцитов, уровень гемоглобина, гематокрит. Для определения активности аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ), уровня общего белка и глюкозы в крови экспериментальных животных использовали биохимический полуавтоматический анализатор STAT FAX 4500+ (Awareness Technology, США).

Эвтаназию животных выполняли методом превышения дозы наркоза (1,8 г телазола/кг). Выполняли патологоанатомическое вскрытие по методу Шора в ходе которого для гистологического исследования отбирали блок тканей с имплантатом, а также сердце и паренхиматозные органы: печень, почку, лёгкое, селезёнку для исследования возможного отсроченного негативного системного влияния экспериментального геля после его внутрикостной имплантации. Фрагменты органов и тканей фиксировали в 10%-ном забуференном растворе формалина (БиоВитрум, Россия). Образцы мягких тканей заливали парафином с использованием автоматической установки карусельного типа. Образцы костной ткани парафинизировали после декальцинации (БиоВитрум, Россия). Из парафиновых блоков изготавливали срезы толщиной 5 мкм на ротационном микротоме MICROM (Thermo Scientific, Германия). Готовые гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином согласно инструкции производителя (БиоВитрум, Россия). Микроскопическое исследование и фотодокументирование выполняли с помощью светового микроскопа Axio Scope A1.0 (Karl Zeiss, Германия) при увеличении в 100 и 630 раз, фотоаппарата AxioCam и программы AxioVision.

Ввиду ограниченного количества животных в группах сравнительный статистический анализ полученных результатов не выполняли. Количественные данные представлены в виде средних и стандартного отклонения (М ср ± SD), которое рассчитывали при помощи программы MS Excel.

Результаты исследования.

У животных всех исследуемых групп отмечено увеличение массы тела к концу периода наблюдения (табл.1), при этом у оперированных животных в группах 1 и 2 прирост веса составил 35-40%.

Таблица 1. Динамика изменения массы тела животных в начале эксперимента и через 12 месяцев

Table 1. Dynamics of changes in animal body weight at the beginning of the experiment and 12 months later

Срок наблюдения

Масса тела, кг

Группа 1, n=3

Группа 2, n=3

Группа 3, n=3

0

3,02 ± 0,02

3,19 ± 0,19

2,97 ± 0,04

12 мес

4,10 ± 0,12

4,54 ± 0,08

4,01 ± 0,23

Исследуемые гематологические и биохимические показатели крови у животных всех групп соответствовали референсным значениям для данного вида и возраста (табл.2).

Таблица 2. Результаты исследования крови лабораторных животных через год от начала эксперимента

Table 2. Results of a blood test on laboratory animals one year after the start of the experiment

Показатель

Референсные значения [21]

Группа 1

Группа 2

Группа 3

Гематологические показатели

Лейкоциты, 109/л

5–12

6,50 ± 2,56

6,70 ± 1,13

8,00 ± 1,41

Лимфоциты, %

30 - 85

59,20 ± 3,68

35,65 ± 3,03

63,45 ± 8,98

Моноциты, %

1 - 8

2,75 ± 0,50

3,20 ± 1,56

2,55 ± 0,21

Эритроциты, 10¹²/л.

4,5–7,0

8,44±0,41

6,39±1,12

7,63±0,43

Гемоглобин, г/л

100–160

153,00 ± 12,73

122,50 ± 24,75

158,00 ± 8,49

Гематокрит, %

35–50

50,55 ± 3,61

42,40 ± 9,05

48,65 ± 1,91

Биохимические показатели

АЛТ (Е/Л)

20-80

59,70 ± 10,75

67,45 ± 9,55

43,20 ± 1,41

АСТ (Е/Л)

20-100

63,85 ± 33,87

32,15 ± 4,88

21,75 ± 2,33

Общий белок (г/л)

55-75

55,50 ± 5,52

53,90 ± 2,83

57,45 ± 0,21

Глюкоза (ммоль/л)

4,4-8,3

7,73 ± 0,75

7,31 ± 0,43

6,61 ± 0,10

При вскрытии через год после начала эксперимента у всех лабораторных животных установлено анатомически правильное расположение органов грудной и брюшной полостей. В брюшной полости всех кроликов выявлено массивное отложение висцеральной жировой ткани. У кроликов из 3 группы бедренная область была представлена анатомически правильным строением. У кроликов групп 1 и 2 признаки миграции спиц отсутствовали.

Гистологическое исследование внутренних органов показало, что через год от начала эксперимента у всех животных сохранялась правильная гистоархитектоника, соответствующая нормальному строению паренхиматозных органов и сердца. Признаков миграции экспериментального гидрогеля в паренхиматозные органы животных группы 2 не установлено (рис.2).

Рисунок 2 – Микрофото внутренних органов кроликов, группа 2, год эксперимента: a. Почка; b. Печень; c. Селезёнка; d. Лёгкое; f. Миокард. Гематоксилин и эозин, х 100.

Figure 2 – Micrographs of rabbit internal organs, group 2, one year of experiment: a. Kidney; b. Liver; c. Spleen; d. Lung; f. Myocardium. Hematoxylin and eosin, x 100.

Анализ мягких тканей бедра периимплантной области у животных из группы 2 показал наличие сохраняющихся фрагментов геля между волокнами соединительной ткани. Фрагменты геля были окружены тонкой полосой (~ 10 мкм) волокон соединительной ткани, адипоциты прилегающей жировой ткани были с сохранённой гистоархитектоникой. Структура геля была представлена рыхлой консистенцией в центре, что выражалось гипохромией данного участка, с некоторой волокнистостью структуры, что придавало центральной части фрагмента геля вид паутины, а по периферии фрагментов наблюдали гиперхромность и выраженную однородность, что, вероятно, связано с более плотной структурой. Прилегающая соматическая мышечная ткань была без изменений, компактной, пучки мышечных волокон представлены с однородным перимизием (рис. 3).

Рисунок 3 – Микрофото мягких тканей из области имплантации гидрогеля кроликам группы 2, год эксперимента: a. Рыхлая соединительная ткань с частицами геля (синий цвет); b. Соматическая мышечная ткань. Гематоксилин и эозин, х 100.

Figure 3 – Micrograph of soft tissues from the area of hydrogel implantation in rabbits of group 2, one year of the experiment: a. Loose connective tissue with gel particles (blue); b. Somatic muscle tissue. Hematoxylin and eosin, x 100.

Гистоархитектоника костной ткани бедра у кроликов из 3 группы была без особенностей, как и у животных из группы 1, отличием являлось то, что у животных группы сравнения визуализировали дефект костной ткани, в виде механического повреждения – ложемент имплантированной спицы, который продолжался в костномозговой канал. В костномозговом канале у животных группы 1, в области ложемента спицы заметно формирование плотной соединительной ткани (рис. 4).

Рисунок 4 – Микрофото бедренной кости кроликов, год эксперимента: a. Группа 3, костный мозг; b. Группа 1, звёздочкой показан ложемент спицы в костномозговом канале; c. Группа 1, костный мозг. Гематоксилин и эозин, х 100.

Figure 4 – Micrograph of rabbit femur, one year of experiment: a. Group 3, bone marrow; b. Group 1, asterisk shows the spire holder in the marrow canal; c. Group 1, bone marrow. Hematoxylin and eosin, x 100.

В группе 2, гистоархитектоника кости бедра, была также с признаками послеоперационного, имплантат–ассоциированного воздействия (долговременная локализация хирургической спицы) без вторичных патологических изменений. Исследование костномозгового канала у кроликов данной группы показало признаки возможной гетеротопической оссификации соединительной ткани вокруг ложемента хирургической спицы, а прилегающие клетки костного мозга были без особенностей. Местами, в костномозговом канале, визуализировались частицы геля (456,23 – 34108,29 мкм2) гетерогенной консистенции, вокруг частиц заметно так же образование соединительнотканной капсулы до 17,5 мкм в толщину и признаками гетеротопической оссификации. Выражено изменение цвета частиц геля и перифокальное скопление лимфоцитов в виде тонкой демаркационной зоны, при этом интерстициальная ткань костного мозга слабо расширена в результате пропитывания её оксифильным веществом. Так, в более крупные частицы геля принимают базовый краситель (гематоксилин), а частицы меньшего размера замечены с тенденцией к оксифилии (принимают эозин), что может свидетельствовать об изменении водородного показателя в кислую сторону (оксифилия). Кроме этого, заметны единичные (1 – 2) гигантские многоядерные клетки инородного тела (ГКИТ) с фагоцитированными частицами геля в цитоплазме, что является признаком медленной биодеградации геля (рис. 5).

Рисунок 5 – Микрофото перифокальных тканей в области имплантации гидрогеля кроликам группы 2, год эксперимента: a. Частицы геля в костномозговом канале, стрелками показаны частицы с измененной окраской, остальные частицы базофильные; b. Гигантская многоядерная клетка инородного тела с поглощёнными частицами геля (стрелка); c. Частица геля в соединительнотканном футляре с перифокальной лимфоидноклеточной реакцией; d. Деталь рисунка Г, в нижней части рисунка гель. Гематоксилин и эозин, ув. a, c. х 100, b, d. х 630.

Figure 5 – Microphotograph of perifocal tissues in the area of hydrogel implantation in rabbits of group 2, one year of experiment: a. Gel particles in the bone marrow canal, arrows show particles with altered coloration, the rest of the particles are basophilic; b. Giant multinucleated cell of a foreign body with absorbed gel particles (arrow); c. Gel particle in a connective tissue sheath with a perifocal lymphoid-cell reaction; d. Detail of Figure G, in the lower part of the figure, there is a gel. Hematoxylin and eosin, magnification a, c. x 100, b, d. x 630.

Обсуждение

Высокая частота рецидивирующго течения ППИ связана с особенностями её патогенеза, формированием микробных биопленок не только на поверхности имплантатов, но и в структурах кости, а также внутриклеточным расположением возбудителей [22]. Все эти факторы значительно снижают эффективность системной антибактериальной терапии, т.к. она не позволяет создать необходимую концентрацию антибиотиков в области инфицированного сустава и формирующих его костях. При этом каждый пациент с рецидивом инфекции требует повторных санирующих операций, с увеличением количества которых существенно ухудшается прогноз течения заболевания, увеличиваются размеры дефектов костей, что ведет к инвалидизации пациентов и существенно увеличивает летальность [10]. В последнее десятилетие одним из перспективных направлений исследований стала разработка локальных депо антибиотиков на основе гидрогелевых носителей. Зарубежные ортопеды уже около 10 лет используют зарегистрированный препарат гидрогеля с антиадгезивными свойствами на основе гиалуроната натрия для создания кратковременного локального депо антибиотиков при хирургическом лечении ППИ [17, 18]. Несмотря на то, что отечественные исследователи тоже работают над данной проблемой [16, 19], до настоящего времени в РФ отсутствуют зарегистрированные медицинские изделия для создания временного депо антибиотика при лечении инфекционных осложнений ортопедических операций.

В наших предыдущих исследованиях [20, 23] показано, что в мягких тканях бедра, в области оперативного вмешательства, положение частиц геля неизменно, как в контрольной точке 3 месяца [23], так и через 6 месяцев от начала эксперимента [20]. Но, на сроке наблюдения 1 год нами выявлена тенденция к изменению плотности образца геля, в зависимости от вида окружающей ткани. При обрастании геля коллагеновыми волокнами его структура была более плотной – гиперхромно базофильной окраски, а при локализации в жировой ткани – гипохромно базофильной, что может свидетельствовать о разной степени компрессии окружающих тканей на гель. Гетерогенное окрашивание связано также с десорбцией лекарственных препаратов и, как следствие, изменением фазовой структуры геля. При этом отсутствие клеточной реакции со стороны мягких тканей бедра подтверждает отсутствие биохимических трансформаций полимера. Стоит отметить, что через год эксперимента, частицы геля не мигрировали из периимплантной области.

Формирование искусственного канала, выстланного волокнами соединительной ткани, вокруг спицы наблюдали уже с 3 месяцев эксперимента, на сроке 6 месяцев стенка канала уже была с признаками гетеротопической оссификации [20, 23], что неизменно сохранилось до 12 месяцев. Стоит отметить, что на сроке до 3 месяцев от начала эксперимента, перифокально от ложемента спицы, у животных группы 2, наблюдали жёлтый костный мозг, площадь которого сократилась в 2 раза к 6 месяцам [23], и к 12 месяцам мы выявили полное восстановление ткани костного мозга. Такая динамика, по-видимому, обусловлена значительными механическими повреждениями тканей при рассверливании канала в процессе хирургического вмешательства и дополнительной компрессией геля в костномозговой канал.

Локализацию геля внутри костномозгового канала регистрировали на протяжении всего эксперимента, за это время мы не выявили выраженной воспалительной реакции со стороны лимфоидных клеток, регистрировали лишь слабовыраженную перифокальную инфильтрацию лимфоцитами, едва заметный отёк на ранних сроках после имплантации и единичное появление многоядерных ГКИТ перифокально от частиц геля через год эксперимента. Оценивая гистоархитектонику костного мозга животных из группы 2, можно сделать вывод о том, что в месте локализации геля, на протяжении длительного времени, отсутствовали признаки токсического повреждения клеток и тканей, а выявленная слабовыраженная воспалительная реакция, по нашему мнению, обусловлена наличием инородного тела (гидрогель), которое в свою очередь не оказывало патологического действия на клетки костного мозга. Кроме этого, мы наблюдали медленную биодеградацию геля, осуществляемую ГКИТ. Вопрос такой клеточной реакции на данное инородное тело требует уточнений, к примеру, связана ли такая реакция с образующейся толерантностью клеток к составу геля, что значительно замедляет биодеградацию путём фагоцитоза в течение года. Полученные нами результаты согласуются с результатами экспериментального исследования А.В. Цискарашвили с соавт. (2023). Авторы выявили аналогичную реакцию со стороны ГКИТ, направленную на биодеградацию имплантированного полимерного гидрогеля на основе поливинилового спирта, содержащего антибиотик, наиболее выраженную на 15 сутки наблюдения и менее выраженную к 30 и 45 суткам после имплантации.

Несмотря на слабую воспалительную реакцию, через год мы наблюдали формирование волокон соединительной ткани вокруг частиц геля, что является признаком «изоляции» инородного тела макроорганизмом при невозможности его полной резорбции. Медленная биодеградация гидрогеля, с одной стороны, обеспечивает пролонгированную антимикробную активность, которая позволяет предупредить развитие рецидива остеомиелита [19]. С другой стороны, предполагает его применение в интервале между этапами хирургического лечения при двухэтапной методике лечения ППИ или остеомиелита, что позволит полностью удалить остатки гидрогеля при выполнении радикальной хирургической обработки перед реимплантацией эндопротеза.

Заключение

Хронический эксперимент показал, что разработанный антимикробный полимерный гидрогель сохранялся в течение года в периимплантной области и мягких тканях бедра, не оказывая токсического влияния на близлежащие клетки и ткани и не мигрируя в паренхиматозные органы. Изменение восприимчивости к гистологическим красителям связано с десорбцией лекарственных препаратов и, как следствие, изменением фазовой структуры геля. Процесс биодеградации гидрогеля путем фагоцитирования его частиц многоядерными ГКИТ на поздних сроках замедляется и остатки геля в костномозговом канале обрастают соединительной тканью, что предполагает применение разрабатываемого продукта в интервале между этапным лечением путем имплантации в область очага инфекции во время санирующей операции.

×

About the authors

Olga Alexandrovna Legonkova

National Medical Research Center of Surgery named after A. Vishnevsky, Ministry of Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: oalegonkovapb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2100-6896
SPIN-code: 5042-3281

доктор технических наук, заведующая отделом перевязочных, шовных и полимерных материалов 

Russian Federation

Victoria Vasilyevna Stafford

Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre VIEV», Russian Academy of Sciences; National Medical Research Center of Surgery named after A. Vishnevsky, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: v.v.stafford.viev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8725-2320
SPIN-code: 6302-4600
Scopus Author ID: 57211159557
ResearcherId: E-1530-2018

кандидат биологических наук, и.о. заведующего, ведущий научный сотрудник сектора патоморфологии

Russian Federation, 109428, Russia, Moscow, Ryazanskiy av. 24-1

Valerii Vladimirovich Antonov

National Medical Research Center of Surgery named after A. Vishnevsky, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: val1689@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9117-9277
SPIN-code: 4868-8932

Candidate of Medical Sciences, Doctor of the Department of Orthopedics and Arthrology

Russian Federation

Bagavdin Abdulgadgievich Ahmedov

National Medical Research Center of Surgery named after A. Vishnevsky, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: akhmedov@ixv.ru
ORCID iD: 0000-0002-9041-9539
SPIN-code: 4582-5685

Doctor of Medical Sciences, Head of the Department of Orthopedics and Arthrology

Russian Federation

Svetlana Anatolyevna Bozhkova

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: clinpharm-rniito@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2083-2424
SPIN-code: 3086-3694

MD, Professor, Head of the Scientific Department of Prevention and Treatment of Wound Infection and the Department of Clinical Pharmacology

Russian Federation

References

  1. Joanroy R, Møller JK, Gubbels S, Overgaard S, Varnum C. Total hip arthroplasty performed in summer is not associated with increased risk of revision due to prosthetic joint infection: a cohort study on 58 449 patients with osteoarthritis from the Danish Hip Arthroplasty Register. J Bone Jt Infect. 2024;9(1):1-8. https://doi.org/10.5194/jbji-9-1-2024. PMID: 38600995; PMCID: PMC11002913
  2. Keemu H, Alakylä KJ, Klén R, Panula VJ, Venäläinen MS, Haapakoski JJ, Eskelinen AP, Pamilo K, Kettunen JS, Puhto AP, Vasara AI, Elo LL, Mäkelä KT. Risk factors for revision due to prosthetic joint infection following total knee arthroplasty based on 62,087 knees in the Finnish Arthroplasty Register from 2014 to 2020. Acta Orthop. 2023;94:215-223. https://doi.org/10.2340/17453674.2023.12307. PMID: 37140202; PMCID: PMC10158790.
  3. Шубняков И.И., Корыткин А.А., Денисов А.О., Джавадов А.А., Риахи А., Гуацаев М.С., Чилилов А.М., Тихилов Р.М. Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава — что нас ждет? Травматология и ортопедия России. 2025;31(2):132-152. https://doi.org/10.17816/2311-2905-17697.
  4. Shubnyakov I.I., Korytkin A.A., Denisov A.O., Dzhavadov A.A., Riahi A., Guatsaev M.S., Chililov A.M., Tikhilov R.M. Revision total hip arthroplasty – what are we expect? Traumatology and orthopedics of Russia. 2025;31(2):132-152. (in Russian). doi: 10.17816/2311-2905-17697
  5. Кочиш А.А., Божкова С.А., Артюх В.А., Ливенцов В.Н., Афанасьев А.В., Торопов С.С. Совершенствование периоперационного ведения пациентов при санирующих операциях по поводу перипротезной инфекции в области тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2021;27(1):143-152. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2021-27-1-143-152.
  6. Kochish A.A., Bozhkova S.A., Artyukh V.A., Liventsov V.N., Afanas’ev A.V., Toropov S.S. Improvement of Perioperative Management of Patients Undergoing Surgical Treatment for Hip Periprosthetic Joint Infection. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2021;27(1): 143-152. (in Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-1-143-152.
  7. Мурылев В.Ю., Куковенко Г.А., Елизаров П.М., Иваненко Л.Р., Сорокина Г.Л., Рукин Я.А. и др. Алгоритм первого этапа лечения поздней глубокой перипротезной инфекции тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2018;24(4):95-104. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2018-24-4-95-104.
  8. Murylev V.Y., Kukovenko G.A., Elizarov P.M., Ivanenko L.R., Sorokina G.L., Rukin Y.A. et al. The First-Stage Treatment Аlgorithm for Deep Infected Total Hip Arthroplasty. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2018;24(4):95-104. (in Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-95-104
  9. Туфанова О.С., Божкова С.А., Гордина Е.М., Артюх В.А. Особенности течения и среднесрочные исходы имплантат-ассоциированной инфекции, вызванной ведущими грамотрицательными возбудителями. Гений ортопедии. 2025;31(3):322-333. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2025-31-3-322-333.
  10. Tufanova O.S., Bozhkova S.A., Gordina E.M., Artyukh V.A. Course and medium-term outcomes of implantassociated infection caused by leading gram-negative pathogens. Genij Ortopedii. 2025;31(3):322-333. (in Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2025-31-3-322-33
  11. Anagnostakos K, Grzega C, Sahan I, Geipel U, Becker SL. Occurrence of Rare Pathogens at the Site of Periprosthetic Hip and Knee Joint Infections: A Retrospective, Single-Center Study. Antibiotics (Basel). 2021;10(7):882. https://doi.org/10.3390/antibiotics10070882. PMID: 34356802; PMCID: PMC8300814.
  12. Lyu J, Huang J, Huang J, Hu H, Wang Q, Ding H, Li H, Fang X, Zhang W. Rising challenges in periprosthetic joint infections: a focus on rare pathogens and their clinical implications. Front Cell Infect Microbiol. 2024;14:1451398. https://doi.org/10.3389/fcimb.2024.1451398. PMID: 39698321; PMCID: PMC11652475.
  13. Gonzalez MR, Gonzalez J, Patel RV, Werenski JO, Lizcano JD, Lozano-Calderon SA; Gram-negative PJI Collaborative Group. Microbiology, Treatment, and Postoperative Outcomes of Gram-Negative Prosthetic Joint Infections-A Systematic Review of the Literature. J Am Acad Orthop Surg. 2025;33(6):e327-e339. https://doi.org/10.5435/JAAOS-D-23-01203. Epub 2024 Sep 5. PMID: 39254925.
  14. Otero JE, Brown TS, Courtney PM, Kamath AF, Nandi S, Fehring KA. What's New in Musculoskeletal Infection. J Bone Joint Surg Am. 2023;105(14):1054-1061. https://doi.org/10.2106/JBJS.23.00225. Epub 2023 May 17. PMID: 37196068.
  15. Павлов В.В., Петрова Н.В., Шералиев Т.У. Среднесрочные результаты двухэтапного лечения перипротезной инфекции. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):109-116. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-4-109-116.
  16. Pavlov V.V., Petrova N.V., Sheraliev T.U. Two-stage treatment of periprostetic infection: mid-term results. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(4):109-116. (in Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-4-109-116
  17. Burastero G., Basso M., Carrega G., Cavagnaro L., Chiarlone F., Salomone C, Papa G., Felli L. Acetabular spacers in 2-stage hip revision: is it worth it? A single-centre retrospective study. Hip Int. 2017;27(2):187-192. https://doi.org/10.5301/hipint.5000446.
  18. Тихилов Р.М., Божкова С.А., Артюх В.А. Перипротезная инфекция в области крупных суставов конечностей. Ортопедия. Клинические рекомендации. Под ред. акад. РАН Миронова С.П. Москва, 2018. С. 719–746.
  19. Tikhilov R.M., Bozhkova S.A., Artyukh V.A. Periprosthetic infection in the large joints of the extremities. Orthopedics. Clinical recommendations. Edited by akad. RAS Mironova S.P. Moscow, 2018. pp. 719-746. (in Russian).
  20. McLaren A.C., Estes C.S., McLemore R. PMMA and antimicrobial delivery. Periprosthetic Joint Infection of the Hip and Knee. Springer New York. 2014;9781461479284:125–147.
  21. Van Vugt T., Arts J., Geurts J. Antibiotic-loaded polymethylmethacrylate beads and spacers in treatment of orthopedic infections and the role of biofilm formation. Front. Microbiol. 2019;10:1–11. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01626.
  22. Цискарашвили А.В., Меликова Р.Э., Волков А.В., Зайцева О.С., Пхакадзе Т.Я., Артюхов А.А., Сокорова Н.В. In vivo эффективность полимерных гидрогелей, импрегнированных антибактериальным препаратом, при хроническом остеомиелите. Гений ортопедии. 2023;29(5):535-545. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2023-29-5-535-545. EDN: MZYINT.
  23. Tsiskarashvili1 A.V., Melikova R.E., Volkov A.V., Zaytseva O.S., Pkhakadze T.Ya., Artyukhov A.A., Sokorova N.V. In vivo effectiveness of polymer hydrogels impregnated with an antibacterial drug in chronic osteomyelitis. Genij Ortopedii. 2023;29(5):535-545. (in Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-5-535-545
  24. Capuano N, Logoluso N, Gallazzi E, Drago L, Romanò CL. One-stage exchange with antibacterial hydrogel coated implants provides similar results to two-stage revision, without the coating, for the treatment of peri-prosthetic infection. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2018;26(11):3362-3367. https://doi.org/10.1007/s00167-018-4896-4. Epub 2018 Mar 16. PMID: 29549387.
  25. Malizos K, Blauth M, Danita A, Capuano N, Mezzoprete R, Logoluso N, Drago L, Romanò CL. Fast-resorbable antibiotic-loaded hydrogel coating to reduce post-surgical infection after internal osteosynthesis: a multicenter randomized controlled trial. J Orthop Traumatol. 2017;18(2):159-169. https://doi.org/10.1007/s10195-017-0442-2. Epub 2017 Feb 2. PMID: 28155060; PMCID: PMC5429256.
  26. Божкова С.А., Корнева Ю.С., Ливенцов В.Н., Легонькова О.С., Анисимова Л.О., Нетылько Г.И., Гаджимагомедов М.Ш., Ахмедов Б.Г. Динамика перифокальных реакций на применение антимикробного геля при одноэтапном эндопротезировании тазобедренного сустава в условиях стафилококковой инфекции в эксперименте. Acta biomedica scientifica. 2024; 9(4): 77-88. https://doi.org/10.29413/ABS.2024-9.4.20.
  27. Bozhkova S.A., Korneva Yu.S., Liventsov V.N., Legonkova O.S., Anisimova L.O., Netylko G.I., Gadzhimagomedov M.Sh., Akhmedov B.G. Dynamics of perifocal reactions to the application of antimicrobial gel in one-stage hip replacement under conditions of staphylococcal infection in the experiment. Acta biomedica scientifica. 2024; 9(4): 77-88. (in Russian). doi: 10.29413/ABS.2024-9.4.20.
  28. Легонькова О.А., Стаффорд В.В., Антонов В.В., Ахмедов Б.Г., Божкова С.А. Влияние полимерного геля на окружающие ткани и паренхиматозные органы кроликов через 6 месяцев после введения в костномозговой канал при внутрикостном введении кроликам. Биотехнология. 2025;41(6):1-9. https://doi.org/10.56304/S0234275825060079.
  29. Legonkovaa O. A., Stafford V. V, Antonov V. V., Akhmedov B. G., Bozhkovac S. A. Effect of Polymer Gel on Surrounding Tissues and Parenchymatous Organs of Rabbits 6 Months after Introduction into the Bone Marrow Canal. Biotechnology. 2025;41(6):1-9. (in Russian). doi: 10.56304/S0234275825060079.
  30. Нарзуллаева М. А. и Абдухалилов С. А. Гематологические и биохимические характеристики крови кроликов. Development of Science. 2026;1(4):9–19.
  31. Narzullayeva M. A., Abdukhalilov S. A. Hematological and biochemical characteristics of rabbit blood. Development of Science. 2026;1(4):9–19.
  32. Masters EA, Trombetta RP, de Mesy Bentley KL, Boyce BF, Gill AL, Gill SR, Nishitani K, Ishikawa M, Morita Y, Ito H, Bello-Irizarry SN, Ninomiya M, Brodell JD Jr, Lee CC, Hao SP, Oh I, Xie C, Awad HA, Daiss JL, Owen JR, Kates SL, Schwarz EM, Muthukrishnan G. Evolving concepts in bone infection: redefining "biofilm", "acute vs. chronic osteomyelitis", "the immune proteome" and "local antibiotic therapy". Bone Res. 2019;7:20. https://doi.org/10.1038/s41413-019-0061-z. PMID: 31646012; PMCID: PMC6804538.
  33. Легонькова О.А., Стаффорд В.В., Антонов В.В., Ахмедов Б.А., Божкова С.А. Влияние полимерного геля на окружающие ткани и паренхиматозные органы при внутрикостном введении кроликам. Биотехнология. 2025;41(5):65‒70. https://doi.org/10.56304/S0234275825050084.
  34. Legonkovaa O.A., Stafford V.V., Antonov V.V., Akhmedov B.G., Bozhkova S.A. Effect of polymer gel inoculated into the bone marrow canal on surrounding tissues and parenchymatous organs in a rabbit model. Biotechnology. 2025;41(5):65‒70. (in Russian). doi: 10.56304/S0234275825050084.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 82474 от 10.12.2021.