Email this article 
Impact of polymeric gel on the rabbit organism under conditions of prolonged intraosseous exposure
- Authors: Legonkova O.A.1, Stafford V.V.1,2, Antonov V.V.1, Ahmedov B.A.1, Bozhkova S.A.3
-
Affiliations:
- Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery
- Federal Scientific Center — All-Russian Research Institute of Experimental Veterinary Medicine n. a. K.I. Skryabin and Ya.R. Kovalenko of the Russian Academy of Sciences
- Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics
- Issue: Vol 32, No 3 (2026)
- Pages: 131-141
- Section: Theoretical and experimental studies
- Submitted: 03.04.2026
- Accepted: 02.06.2026
- Published: 21.08.2026
- URL: https://journal.rniito.org/jour/article/view/17870
- DOI: https://doi.org/10.17816/2311-2905-17870
- ID: 17870
Cite item
Full Text
Abstract
Background. Studying the effect of polymeric hydrogel on surrounding tissues is essential for assessing delayed complications and preventing postoperative adverse events at the surgical site during fracture reduction and prosthetic reconstruction of bone tissue elements.
The aim of the study — to evaluate the impact of an experimental polymeric hydrogel with prolonged antimicrobial activity on the histoarchitecture of parenchymatous organs and perifocal tissues of laboratory animals following its implantation into the distal femoral epiphysis.
Methods. The experiment was performed on Soviet Chinchilla rabbits (males aged 8 months, body weight 2-3 kg). A diagonal transosseous tunnel intersecting the medullary canal was created using a surgical drill. In animals of Group 1 (n = 3), a K-wire was implanted into the defect. In animals of Group 2 (n = 3), the polymeric hydrogel (0.5 mm³) was injected into the created canal, followed by the implantation of an identical wire. Throughout the experiment, hematological parameters were monitored; upon completion, histological examination was performed.
Results. No deviations in clinical and biochemical blood parameters from reference values were observed, which is corroborated by preserved histoarchitecture of parenchymatous organs on histological examination. The analysis of the histological sections of bone and soft tissue samples from the thigh in the implantation zone of the wire with hydrogel revealed that gel fragments (456.23-34,108.29 µm²) persisted for up to one year both in the femoral region and within the medullary canal among red bone marrow cells. Over time, a connective tissue capsule (~10 µm thick) formed around the particles, with subsequent compaction and thickening to 17.5 µm, accompanied by the signs of heterotopic ossification. In the medullary canal, lymphocytes were observed around the gel particles as a thin demarcation zone, with sporadic perifocal presence of giant multinucleated foreign-body cells (1-2 cells per 3 gel particles) containing gel fragments within their cytoplasm.
Conclusion. The dynamics demonstrate progressive connective tissue formation around gel particles in the thigh soft tissues and in the medullary canal, with subsequent compaction within the medullary canal. It was also established that the gel exerts no toxic effects on bone marrow cells or parenchymatous organ structures.
Full Text
Введение
Перипротезная инфекция (ППИ) — одна из ведущих причин неудовлетворительных результатов замены крупных суставов. Показано, что частота развития инфекционных осложнений после первичного эндопротезирования в таких случаях составляет 0,78–2,7% [1, 2]. При этом 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 79,6–92,0% [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-е сут. 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 исследования — оценка влияния экспериментального полимерного гидрогеля с пролонгированной антимикробной активностью на гистоархитектонику паренхиматозных органов и перифокальных тканей лабораторных животных при его имплантации в область дистального эпифиза бедренной кости.
Материал 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 мес. массой 2–3 кг), полученных из питомника лабораторных животных опытно-производственного хозяйства «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. 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 (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, селезенка, сердце, легкое) прооперированных животных выполняли с интактными животными группы 3 (контрольная, n = 3).
Животным всех экспериментальных групп по окончании операции для оценки позиционирования хирургической спицы выполняли рентгенологическое исследование. На рисунке 1 представлены обобщенные рентгенограммы интактных кроликов (группа 3) для сравнения с прооперированными животными (группа 2 спица с гелем). Анализ послеоперационных рентгенограмм животных из 1 и 2 групп не показал видимой разницы.
Рисунок 1. Рентгенограммы бедренной кости кроликов: a — группа 3 (интактные); b — группа 2 (спица с гелем). Стрелкой показана хирургическая спица
Figure 1. X-rays of rabbit femora: a — Group 3 (intact); b — Group 2 (wire with gel). The arrow indicates the surgical wire
В первые 3 сут. после операции животным проводили антибиотикопрофилактику (цефтриаксон по 50 мг/кг 1 раз в сут. 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 (Mindray Animal Medical, Китай) определяли количество лейкоцитов, лимфоцитов, моноцитов, эритроцитов, тромбоцитов, уровень гемоглобина, гематокрита. 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, легкое, селезенку для исследования возможного отсроченного негативного системного влияния экспериментального геля после его внутрикостной имплантации. Фрагменты органов и тканей фиксировали в 10% 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 (Karl Zeiss, Германия) при увеличении в 100 и 630 раз, фотоаппарата Axioсam и программы AxioVision.
Статистический анализ
Ввиду ограниченного количества животных в группах сравнительный статистический анализ полученных результатов не выполняли. Количественные данные представлены в виде средних и стандартного отклонения (М ± SD), которое рассчитывали при помощи программы MS Excel.
Результаты
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 мес.
Срок наблюдения, мес. | 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 | 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
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 | 4,5–7,5 | 8,44±0,41 | 6,39±1,12 | 7,63±0,43 |
Гемоглобин, г/л | 100–170 | 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, Ед./л | 20–80 | 59,70±10,75 | 67,45±9,55 | 43,20±1,41 |
АСТ, Ед./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 группы 3 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. Микрофотографии внутренних органов кроликов группы 2, год эксперимента: a — почка; b — печень; c — селезенка; d — легкое; e — миокард. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. ×100
Figure 2. Micrographs of internal organs of rabbits in Group 2, one year post-experiment: a — kidney; b — liver; c — spleen; d — lung; e — myocardium. Hematoxylin and eosin staining. Mag. ×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 сохраненной гистоархитектоникой. Структура геля была представлена рыхлой консистенцией в центре, что выражалось гипохромией данного участка с некоторой волокнистостью структуры и 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 были представлены однородным перимизием (рис. 3).
Рисунок 3. Микрофотографии мягких тканей из области имплантации гидрогеля кроликам группы 2, год эксперимента: a — рыхлая соединительная ткань с частицами геля (синий цвет); b — соматическая мышечная ткань. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. × 100
Figure 3. Micrographs of soft tissues from the hydrogel implantation site in rabbits of Group 2, one year post-experiment: a — loose connective tissue with gel particles (blue); b — somatic muscle tissue. Hematoxylin and eosin staining. Mag. ×100
Гистоархитектоника костной ткани бедра у кроликов из группы 3 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 было заметно формирование плотной соединительной ткани (рис. 4). В группе 2 гистоархитектоника бедренной кости 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 также образование соединительнотканной капсулы до 17,5 мкм в толщину с 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 ее оксифильным веществом. Так, 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 4. Микрофотографии бедренной кости кроликов, год эксперимента: a — группа 3, костный мозг; b — группа 1, звездочкой показан ложемент спицы в костномозговом канале; c — группа 1, костный мозг. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. ×100
Figure 4. Micrographs of rabbit femora, one year post-experiment: a — Group 3, bone marrow; b — Group 1, the asterisk indicates the wire bed within the medullary canal; c — Group 1, bone marrow. Hematoxylin and eosin staining. Mag. ×100
Рисунок 5. Микрофотографии 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 поглощенными частицами геля (стрелка); c — частица геля в соединительнотканном футляре с перифокальной лимфоидноклеточной реакцией; d — деталь рисунка c, в нижней части рисунка гель. Окраска гематоксилином и эозином. Ув.: a, c — ×100; b, d — ×630
Figure 5. Micrographs of perifocal tissues at the hydrogel implantation site in rabbits of Group 2, one year post-experiment: a — gel particles in the medullary canal; arrows indicate particles with altered staining, while the remaining particles are basophilic; b — giant multinucleated foreign-body cell with ingested gel particles (arrow); c — gel particle within a connective tissue sheath with perifocal lymphoid-cell reaction; d — detail of (c); gel is visible in the lower part of the image. Hematoxylin and eosin staining. Mag.: a, c — ×100; b, d — ×630
Обсуждение
Высокая частота рецидивирующго течения ППИ связана с особенностями ее патогенеза, формированием микробных биопленок не только на поверхности имплантатов, но и в структурах кости, а также с внутриклеточным расположением возбудителей [22]. Все эти факторы значительно снижают эффективность системной антибактериальной терапии, так как она не позволяет создать необходимую концентрацию антибиотиков в области инфицированного сустава и формирующих его костях. При этом каждому пациенту с рецидивом инфекции требуются повторные санирующие 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 России отсутствуют зарегистрированные медицинские изделия для создания временного депо антибиотика при лечении инфекционных осложнений ортопедических операций.
В наших предыдущих исследованиях показано, что в мягких тканях бедра, в области оперативного вмешательства, положение частиц геля неизменно как в контрольной точке 3 мес. [23], так и через 6 мес. 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-го мес. эксперимента, на сроке 6 мес. стенка канала уже была с признаками гетеротопической оссификации [20, 23], что неизменно сохранилось до 12 мес. Стоит отметить, что на сроке до 3 мес. от начала эксперимента перифокально от ложемента спицы у животных группы 2 наблюдали желтый костный мозг, площадь которого сократилась в 2 раза к 6 мес. [23], а к 12 мес. 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 отек 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 путем фагоцитоза в течение года. Полученные на-ми результаты согласуются с результатами экспериментального исследования А.В. Цискарашвили с соавторами. Авторы выявили аналогичную реакцию со стороны ГКИТ, направленную на биодеградацию имплантированного полимерного гидрогеля на основе поливинилового спирта, содержащего антибиотик, наиболее выраженную на 15-е сут. наблюдения и менее выраженную к 30-м и 45-м сут. после имплантации [16].
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], а 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 гигантскими многоядерными клетками инородного тела 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.
Дополнительная информация
Заявленный вклад авторов
Легонькова О.А. — концепция и дизайн исследования, анализ и интерпретация данных, написание и редактирование текста рукописи.
Стаффорд В.В. — разработка концепции и дизайна исследования, сбор, анализ и интерпретация данных, написание текста рукописи.
Антонов В.В. — анализ и интерпретация данных, написание текста рукописи.
Ахмедов Б.А. — анализ и интерпретация данных, написание текста рукописи.
Божкова С.А. — анализ и интерпретация данных, редактирование текста рукописи.
Все авторы прочли и одобрили финальную версию рукописи статьи. Все авторы согласны нести ответственность за все аспекты работы, чтобы обеспечить надлежащее рассмотрение и решение всех возможных вопросов, связанных с корректностью и надежностью любой части работы.
Источник финансирования. Работа выполнена в рамках государственного задания № 1023022600041-9-3.4.4.
Возможный конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Этическая экспертиза. Исследование было одобрено локальным этическим комитетом НМИЦ хирургии им. А.В. Вишневского, протокол № 006-2026 от 26.06.2026.
Исследование выполнено при соблюдении принципов гуманного обращения с лабораторными животными в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и других научных целей и директивой 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского союза от 22 сентября 2010 по охране животных, используемых в научных целях.
Информированное согласие на публикацию. Не требуется.
Генеративный искусственный интеллект. При создании статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.
Disclaimers
Author contribution
Legonkova O.A. — study concept and design, data analy-sis and interpretation, drafting and editing the manuscript.
Stafford V.V. — study concept and design, data acquisition, data analysis and interpretation, drafting the manuscript.
Antonov V.V. — data analysis and interpretation, drafting the manuscript.
Ahmedov B.A. — data analysis and interpretation, drafting the manuscript.
Bozhkova S.A. — data analysis and interpretation, editing the manuscript.
All authors read and approved the final version of the manuscript. All authors agree to be responsible for all aspects of the work to ensure proper consideration and resolution of all possible issues related to the correctness and reliability of any part of the work.
Funding source. The study was carried out within the framework of State Assignment No. 1023022600041-9-3.4.4.
Disclosure competing interests. The authors declare that they have no competing interests.
Ethics approval. The study was approved by the Local Ethics Committee of the A.V. Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery (Protocol No. 006-2026 dated 26 June 2026).
The study was conducted in compliance with the principles of humane treatment of laboratory animals in accordance with the requirements of the European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes and Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of the European Union of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes.
Consent for publication. Not required.
Use of artificial intelligence. No generative artificial intelligence technologies were used in the preparation of this manuscript.
About the authors
Olga A. Legonkova
Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery
Author for correspondence.
Email: oalegonkovapb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2100-6896
SPIN-code: 5042-3281
Dr. Sci. (Tech.)
Russian Federation, MoscowVictoria V. Stafford
Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery; Federal Scientific Center — All-Russian Research Institute of Experimental Veterinary Medicine n. a. K.I. Skryabin and Ya.R. Kovalenko of the Russian Academy of Sciences
Email: v.v.stafford.viev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8725-2320
SPIN-code: 6302-4600
Cand. Sci. (Biol.)
Russian Federation, Moscow; MoscowValerii V. Antonov
Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery
Email: val1689@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9117-9277
SPIN-code: 4868-8932
Cand. Sci. (Med.)
Russian Federation, MoscowBagavdin A. Ahmedov
Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery
Email: akhmedov@ixv.ru
ORCID iD: 0000-0002-9041-9539
SPIN-code: 4582-5685
Dr. Sci. (Med.)
Russian Federation, MoscowSvetlana A. Bozhkova
Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics
Email: clinpharm-rniito@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2083-2424
SPIN-code: 3086-3694
Dr. Sci. (Med.), Professor
Russian Federation, St. PetersburgReferences
- Joanroy R., Møller J.K., 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. doi: 10.5194/jbji-9-1-2024.
- Keemu H., Alakylä K.J., Klén R., Panula V.J., Venäläinen M.S., Haapakoski J.J. et al. Risk factors for re-vision 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. doi: 10.2340/17453674.2023.12307.
- Шубняков И.И., Корыткин А.А., Денисов А.О., Джавадов А.А., Риахи А., Гуацаев М.С. и др. Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава — что нас ждет? Травматология и ортопедия России. 2025;31(2):132-152. doi: 10.17816/2311-2905-17697. Shubnyakov I.I., Korytkin A.A., Denisov A.O., Dzhavadov A.A., Riahi A., Guatsaev M.S. et al. 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.
- 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. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-1-143-152. Kochish A.A., Bozhkova S.A., Artyukh V.A., Liventsov V.N., Afanas’ev A.V., Toropov S.S. Impro-vement 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.
- 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. doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-95-104. Murylev V.Yu., 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.
- 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. doi: 10.18019/1028-4427-2025-31-3-322-333. 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
- Anagnostakos K., Grzega C., Sahan I., Geipel U., Becker S.L. 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. doi: 10.3390/antibiotics10070882.
- Lyu J., Huang J., Huang J., Hu H., Wang Q., Ding H. et al. Rising challenges in periprosthetic joint infections: a focus on rare pathogens and their clinical implications. Front Cell Infect Microbiol. 2024;14:1451398. doi: 10.3389/fcimb.2024.1451398.
- Gonzalez M.R., Gonzalez J., Patel R.V., Werenski J.O., Lizcano J.D., Lozano-Calderon S.A. 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. doi: 10.5435/JAAOS-D-23-01203.
- Otero J.E., Brown T.S., Courtney P.M., Kamath A.F., Nandi S., Fehring K.A. What's New in Musculoskeletal Infection. J Bone Joint Surg Am. 2023;105(14):1054-1061. doi: 10.2106/JBJS.23.00225.
- Павлов В.В., Петрова Н.В., Шералиев Т.У. Среднесрочные результаты двухэтапного лечения перипротезной инфекции. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):109-116. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-4-109-116. 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.
- 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. doi: 10.5301/hipint.5000446.
- Тихилов Р.М., Божкова С.А., Артюх В.А. Перипротезная инфекция в области крупных суставов конечностей. В кн.: Ортопедия: клинические рекомендации. Под ред. С.П. Миронова. Москва: ГЭОТАР-Медиа; 2018. С. 719-746. Tikhilov R.M., Bozhkova S.A., Artyukh V.A. Periprosthetic infection in the large joints of the extremities. Orthopedics. Clinical recommendations. Ed. S.P. Mironov. Moscow: GEOTAR-Media; 2018. p. 719-746. (In Russian).
- McLaren A.C., Estes C.S., McLemore R. PMMA and Antimicrobial Delivery. In: Periprosthetic Joint Infection of the Hip and Knee. New York: Springer, 2014. P. 125-147.
- van Vugt T.A.G., Arts J.J., Geurts J.A.P. Antibiotic-Loaded Polymethylmethacrylate Beads and Spacers in Treatment of Orthopedic Infections and the Role of Biofilm Formation. Front Microbiol. 2019;10:1626. doi: 10.3389/fmicb.2019.01626.
- Цискарашвили А.В., Меликова Р.Э., Волков А.В., Зайцева О.С., Пхакадзе Т.Я., Артюхов А.А. и др. In vivo эффективность полимерных гидрогелей, импрегнированных антибактериальным препаратом, при хроническом остеомиелите. Гений ортопедии. 2023;29(5):535-545. doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-5-535-545. Tsiskarashvili A.V., Melikova R.E., Volkov A.V., Zaytseva O.S., Pkhakadze T.Ya., Artyukhov A.A. et al. 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.
- Capuano N., Logoluso N., Gallazzi E., Drago L., Romanò C.L. 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. doi: 10.1007/s00167-018-4896-4.
- Malizos K., Blauth M., Danita A., Capuano N., Mezzoprete R., Logoluso N. et al. 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. doi: 10.1007/s10195-017-0442-2.
- Божкова С.А., Корнева Ю.С., Ливенцов В.Н., Легонькова О.С., Анисимова Л.О., Нетылько Г.И. и др. 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. doi: 10.29413/ABS.2024-9.4.20. Bozhkova S.A., Korneva Yu.S., Liventsov V.N., Legonkova O.S., Anisimova L.O., Netylko G.I. et al. 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.
- 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):72-80. doi: 10.56304/S0234275825060079. Legonkova 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):72-80. (In Russian). doi: 10.56304/S0234275825060079.
- Нарзуллаева М.А., Абдухалилов С.А. Гематологические и биохимические характеристики крови кроликов. Development of Science. 2026;1(4):9-19. Narzullayeva M.A., Abdukhalilov S.A. Hematological and biochemical characteristics of rabbit blood. Development of Science. 2026;1(4):9-19. (In Russian).
- Masters E.A., Trombetta R.P., de Mesy Bentley K.L., Boyce B.F., Gill A.L., Gill S.R. et al. Evolving concepts in bone infection: redefining "biofilm", "acute vs. chronic osteomyelitis", "the immune proteome" and "local antibiotic therapy". Bone Res. 2019;7:20. doi: 10.1038/s41413-019-0061-z.
- 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. doi: 10.56304/S0234275825050084. Legonkova 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
