New biosynthetic implants for surgical treatment of pulmonary tuberculosis

Original article
УДК 616-77
DOI: 10.57034/2618723X-2023-02-04

T.K. Tokaev1,4*,
Researcher of department of surgery for respiratory tuberculosis,
https://orcid.org/0000-0002-4827-2588
M.V. Sinitsyn1,2,
MD, deputy head physician for surgery, professor of phthisiology department, Pirogov Russian National Research Medical University,
https://orcid.org/0000-0001-8951-5219
A.S. Bikbaev1,
thoracic surgeon of National Medical Research Center of Phthisiopulmonology and Infectious Diseases,
https://orcid.org/0000-0001-5548-9534
T.E. Grigoryev3,
PhD, Deputy Head for Research of Kurchatov Unit of nano-, bio-, information, cognitive, socio-humanitarian sciences,
https://orcid.org/0000-0001-8197-0188
Y.D. Zagoskin3,
PhD, researcher of polymer laboratory material, Kurchatov Unit of nano-, bio, information, cognitive, socio-humanitarian sciences, research center,
https://orcid.org/0000-0002-5825-8333
A.O. Shtykhno4,
Doctor of ultrasound diagnostics,
https://orcid.org/0000-0003-2485-8143

1 Federal State Budgetary Institution “NMIC FPI” of the Ministry of Health of Russia,
127473 Russia Moscow, st. Dostoevsky, house 4, building 2;
2 Pirogov Russian National Research Medical University,
117997, Russia, Moscow, Ostrovitianov str. 1;
3 Kurchatov Institute National Research Center,
123182, Russia, Moscow, pl. Academician Kurchatova, 1;
4 The Moscow Research and Clinical Center for Tuberculosis Control of the Moscow Government Department of Health,
107076, Russia, Moscow, st. Stromynka, 10.

* E-mail: [email protected]

Keywords: biopolymers biocompatible implant pleural implant
Acknowledgements

The study was performed without external funding.

For citation:

Tokaev T.K., Sinitsyn M.V., Bikbaev A.S., Grigoryev T.E., Zagoskin Y.D., Shtykhno A.O. New biosynthetic implants for surgical treatment of pulmonary tuberculosis. Laboratory Animals for Science. 2023; 2. https://doi.org/10.57034/2618723X-2023-02-04

Abstract

Experimental testing of biocompatible biodegradable highly porous pleural implants for the surgical treatment of destructive pulmonary tuberculosis. Laboratory animals were implanted with a highly porous biorsorbable material based on polylactide and polycaprolactone. The morphological picture in implants and in local tissues was studied after intrapleural implantation at 7, 21, 54, 66 and 78 weeks, the animals were removed from the experiment by overdosing of drugs for anesthesia. As experimental animals, rabbits were used- mature females of the Chinchilla breed, age 1–1.5 years, body weight 3500–4300 g. When studying the morphological picture in the implants, good biocompatibility was observed during a long experiment, which was manifested by the absence of necrosis in the implants and surrounding tissues. In implants, a capsule is formed over time, starting from week 7, the processes of implant vascularization occur, which begin with the surface sections with the development of small capillary-type vessels, followed by the ingrowth of vessels into the thickness of implants and the formation of larger thin-walled sinusoidal vessels, as well as larger vessels (arteries and veins), in addition to capillaries. In the adjacent soft tissues (lung, pleura, soft tissues of the chest wall) in the first and second implantation periods, reactive changes are minimal. They manifest as focal fibrosis of muscle fibers, focal mononuclear infiltration in fibrous tissue in the first implantation period (7 weeks). And in the form of weakly expressed cellular infiltration in separate fields of vision in adjacent soft tissues in the second period. Upon further examination, no perifocal changes were observed in the third, fourth and fifth transplantation periods. Morphological changes were studied in the implant and adjacent tissues of the chest wall. It is proved that a highly porous pleural implant based on polylactide and polycaprolactone has good biocompatibility and bio-safety, is a promising material for general thoracic surgery and surgical treatment of destructive widespread pulmonary tuberculosis.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest requiring disclosure in this article.

Authors contribution

All authors took active part in the discussion of the results and writing of the text.

  1. Директива 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского союза по охране животных, используемых в научных целях / пер. с англ. Под ред. М.С. Красильщиковой, И.В. Белозерцевой. Санкт-Петербург, 2012. 48 с. [Direktiva 2010/63/EU Yevropeyskogo Parlamenta i Soveta Yevropeyskogo Soyuza po okhrane zhivotnykh, ispol’zuyemykh v nauchnykh tselyakh / transl. from English. Ed. M.S. Krasilshchikova, I.V. Belozertseva. St. Petersburg, 2012. 48 p. (In Russ.)].
  2. ГОСТ 33044–2014 «Межгосударственный стандарт принципы надлежащей лабораторной практики». [Principles of good laboratory practice. (In Russ.)].
  3. ГОСТ Р ИСО 10993‑2‑2009 «Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 2. Требования к условиям содержания животных». [Medical devices. Biological evaluation of medical devices. Part 2. Animal welfare requirements. (In Russ.)].
  4. ГОСТ ISO 10993‑6‑2011 «Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 6. Исследования местного действия после имплантации». [Medical devices. Biological evaluation of medical devices. Part 6. Tests for local effects after implantation (In Russ.)].

References

  1. Богуш Л.К. Хирургическое лечение туберкулеза легких. Москва: Медицина, 1979. 296 c. [Bogush L.K. Khirurgicheskoe lechenie tuberkuleza legkikh. Moskva: Meditsina, 1979. 296 p. (In Russ.)].
  2. Ямпольская В.Д. Экстраплевральный пневмоторакс и олеоторакс при туберкулезе легких. Москва: Медгиз, 1963. 240 c. [Yampol’skaya V.D. Ekstraplevral’nyi pnevmotoraks i oleotoraks pri tuberkuleze legkikh. Moskva: Medgiz, 1963. 240 p. (In Russ.)].
  3. Николаев И.С., Жаднов В.З., Терентьева В.М. Хирургическое лечение больных с распространенным деструктивным туберкулезом легких // Проблемы туберкулеза. 1987. № 6. С. 45–47. [Nikolaev IS, Zhadnov VZ, Terent’eva VM. Khirurgicheskoe lechenie bol’nykh s rasprostranennym destruktivnym tuberkulezom legkikh // Problemy tuberkuleza. 1987. N. 6. P. 45–47. (In Russ.)].
  4. Стойко Н.Г. Хирургическое лечение легочного туберкулеза. Москва: Медгиз, 1949. 271 c. [Stoiko N.G. Khirurgicheskoe lechenie legochnogo tuberkuleza. Moskva: Medgiz, 1949. 271 p. (In Russ.)].
  5. Малов А.А. Экстраплевральный пневмолиз с пломбировкой в лечении распространённого деструктивного туберкулёза лёгких: дис. … канд. мед. наук. 14.01.17. Москва, 2011. 215 с. [Malov A.A. Ekstraplevral’nyi pnevmoliz s plombirovkoi v lechenii rasprostranennogo destruktivnogo tuberkuleza leg­kikh: dis. … kand. med. nauk. 14.01.17. Moskva, 2011. 215 p. (In Russ.)].
  6. Кекин Е.С. Экстраплевральная пломбировка гемиторакса сухим фибриногеном после резекции легкого у больных туберкулезом // Проблемы туберкулеза. 1983. Т. 1. С. 52–55. [Kekin E.S. Eks­traplevral’naya plombirovka gemitoraksa sukhim fibrinogenom posle rezektsii legkogo u bol’nykh tuberkulezom // Problemy tuberkuleza. 1983. Vol. 1. P. 52–55. (In Russ.)].
  7. Зыков Г.А, Свинцов А.Е., Мохирев А.И. и др. Способ коррекции плевральной полости при частичной резекции легкого. Патент RU 2533969 С1. [Zykov G.A, Svintsov A.E., Mokhirev A.I. i dr. Sposob korrektsii plevral’noi polosti pri chastichnoi rezektsii legkogo. Patent RU 2533969 S1. (In Russ.)].
  8. Чудных С.М., Иванов А.В., Малов А.А. Видеоассистированный экстраплевральный пневмолиз в лечении больных деструктивными формами туберкулеза // Московский хирургический журнал. 2009. № 1 (5). С. 19–25. [Chudnykh S.M., Ivanov A.V., Malov A.A. Video­assistirovannyy ekstraplevral’nyy pnevmoliz v lechenii bol’nykh destruktivnymi formami tuberkuleza // Moskovskiy khirurgicheskiy zhurnal. 2009. N. 1 (5). P. 19–25. (In Russ.)].
  9. Иванов А.В., Петерсон С.Б., Чудных С.М. и др. Способ хирургиченского лечения деструктивных форм туберкулеза дегких. Патент RUS 2280413. [Ivanov A.V., Peterson S.B., Chudnykh S.M. i dr. Sposob khirurgichenskogo lecheniya destruktivnykh form tuberkuleza degkikh. Patent RUS 2280413. (In Russ.)].
  10. Гиллер Д.Б., Иванов А.В., Гиллер Б.М. и др. Способ операции экстраплеврального пнвемолиза при туберкулезе легких. Патент RUS 2290878. [Gil­ler D.B., Ivanov A.V., Giller B.M. i dr. Sposob operatsii ekstraplevral’nogo pnvemoliza pri tuberkuleze legkikh. Patent RUS 2290878. (In Russ.)].
  11. Агкацев Т.В., Синицын М.В. Способ операции экстраплеврального пневмолиза. Патент RU 2448658C1. [Agkatsev T.V., Sinitsyn M.V. Sposob operatsii eks­traplevral’nogo pnevmoliza. Patent RU 2448658C1. (In Russ.)].
  12. Bertin F., Labrousse L., Gazaille V. et al. New moda­lity of collapse therapy for pulmonary tuberculosis sequels: tissue expander // Ann. Thorac. Surg. 2007. Vol. 84. N. 3. P. 1023–1025. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2007.04.013.
  13. Синицин М.В., Агкацев Т.В., Решетников М.Н. и др. Экстраплевральный пневмолиз с пломбировкой в лечении больных деструктивным туберкулезом легких // Хирург. 2018. № 1–2. С. 54–63. [Sini­tsin M.V., Agkatsev T.V., Reshetnikov M.N. i dr. Eks­traplevral’nyi pnevmoliz s plombirovkoi v lechenii bol’nykh destruktivnym tuberkulezom legkikh // Khi­rurg. 2018. N. 1–2. P. 54–63. (In Russ.)].
  14. Красникова Е.В., Багиров М.А., Ловачева О.В. и др. Эффективность экстраплевральной пломбировки силиконовым имплантом у больных деструктивным туберкулезом легких и ее влияние на функциональное состояние легких и газовый состав крови // Туберкулёз и болезни лёгких. 2019. Т. 97. № 3. С. 16–25. [Krasnikova E.V., Bagirov M.A., Lovacheva O.V. i dr. Effektivnost’ ekstraplevral’noi plombirovki silikonovym implantom u bol’nykh destruktivnym tuberkulezom legkikh i ee vliyanie na funktsional’noe sostoyanie leg­kikh i gazovyi sostav krovi // Tuberkulez i bolezni leg­kikh. 2019. Vol. 97. N. 3. P. 16–25. (In Russ.)]. DOI: 10.21292/2075‑1230‑2019‑97‑3‑16‑25.
  15. Севастьянов В.И., Григорьев А.М., Басок Ю.Б. и др. Биосовместимые и матриксные свойства полилактидных губок // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2018. Т. 20. № 2. С. 82–90. [Sevast’yanov V.I., Grigor’ev A.M., Basok Yu.B. i dr. Biosovmestimye i matriksnye svoistva polilaktidnykh gubok // Vestnik transplantologii i iskusstvennykh organov. 2018. Vol. 20. N. 2. P. 82–90. (In Russ.)]. DOI: 10.15825/1995‑1191‑2018‑2‑82‑90.
  16. Calado T., Alvoeiro M., Cabral D. et al. Surgical treatment of complications 55 years after extraperiosteal lucite ball plombage for pulmonary tuberculosis // Rev. Port. Cir Cardiotorac. Vasc. 2017. Vol. 24. N. 3–4. P. 139.
  17. Teschner M. Surgery of late complications of previous active treatment of lung tuberculosis with extrapleural plombage // Pneumologie. 1998. Vol. 52. N. 2. P. 115.
  18. Xie D., Huang D., Jiang G. et al. Thoracic wall abscess as a late complication of extrapleural plombage // Ann. Thorac. Surg. 2013. Vol. 96. N. 4. P. 107. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2013.07.032.
Received: 2022-12-27
Reviewed: 2023-03-22
Accepted for publication: 2023-05-17

You may be interested

NPO "Home of Pharmacy"

188663, Russia, Leningradskaya oblast', Vsevolozhskij rajon, g.p. Kuz'molovskij, Zavodskaya ulica, 3-245

© 2020 ООО «ИД «Русский врач»