Development and Preclinical Studies of Orthotopic Bone Implants Based on a Hybrid Construction from Poly(3-Hydroxybutyrate) and Sodium Alginate

Abstract

The aim of the investigation was to develop a technology of manufacturing bone implants based on a hybrid polymer construction composed of poly(3-hydroxybutyrate) and sodium alginate for guided bone regeneration using 3D printing method.Materials and Methods. Complex shaped bone implants based on poly(3-hydroxybutyrate) and sodium alginate were manufactured by the method of two-stage leaching using a mold obtained by 3D printing. The appearance, morphology and structure of the obtained scaffolds were analyzed by means of scanning electron microscopy. Biocompatibility in vivo was determined based on the histology data of scaffolds implantation as bone substitutes.Results. The study of the developed hybrid 3D scaffolds from poly(3-hydroxybutyrate) and sodium alginate showed that they perform a restrictive function providing conditions for regeneration of flat cranial bones in rats.Conclusion. The developed hybrid 3D scaffolds do not interfere with normal osteogenesis and provide beneficial conditions for regeneration.

Material-Associated Bone Resorption

“…For our study, we used specimens of human and animal bone regenerates after the implantation of commercial and unregistered osteopathic materials based on calcium phosphate of the natural and artificial origin, osteoplastic materials from lyophilized bone tissue stored in the archive of the Laboratory for Studies of the Connective Tissue of N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics (the period of observations covered 2008 to 2016) [7,[9][10][11].…”

The Creation of Tissue-Engineered Therapeutic System Based on Hybrid Construction From Poly-3-Oxybuxyrate With Hydroxyapathitis Completed With Alginate Hydrogel and Mesenchimal Stem Cells

“…ПОБ относится к полиэфирам, является гидрофобным, механически [7], тогда как матриксы на основе ПОБ используются преимущественно для регенерации костной ткани [6]. Авторами разработана технология изготовления комбинированных объёмных скаффолдов на основе ПОБ, насыщенного наноразмерным гидроксиапатитом (ГАП) [9]. Предложенный метод позволяет изготавливать скаффолды произвольной формы, повторяющей форму восстанавливаемого дефекта [10].…”

“…Для проведения исследования были изготовлены сложные тканеинженерные конструкции (ТИК) на основе скаффолда из композита ПОБ, наноразмерного ГАП и насыщенные гидрогелем АЛГ с введенными в него МСК. Технология получения самих скаффолдов ПОБ/ГАП/АЛГ, разработана ранее и описана в статье [9].…”

“…Подобная гибридная конструкция из скаффолда на основе ПОБ, заполненного альгинатом натрия была разработана с учетом ранее полученных данных. Нами было показано, что барьерная мембрана из ПОБ и паста для заполнения костных дефектов на основе микросфер из ПОБ в альгинатном геле обладает остеокондуктивными свойствами [9,12].…”