Vladimir V. Rozanov - PhD (in Phys. and Math.), Doctor of Biol. Sci., Associate Professor, Leading Research Fellow of Scientific Centre of Hydro-physics Researches, Professor of the Chair of Accelerators Physics and Radiation Medicine, Faculty of Physics Lomonosov MSU; Head of Laboratory, Scientific and Educational-methodic Centre of Bio-medical Technologies All-Russian Scientific RIMAP, ResearcherID: E-5959-2017
1/2 Leninskie gory, Moscow, 119991, tel.: +7 (495) 939 13 44
Розанов Владимир Викторович - кандидат физико-математических наук, доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник научного центра гидрофизических исследований физического факультета, профессор кафедры физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова; заведующий лабораторией научноисследовательского и учебнометодического центра биомедицинских технологий НИЦ БМТ ФГБНУ ВИЛАР.
119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, 1/2, тел.: +7 (495) 939 13 44
Igor V. Matveychuk - Doctor of Biol. Sci., Professor, Head of Scientific and Educational-methodic Centre of Bio-medical Technologies; ResearcherID: AAE-8495-2019.
2 Krasina ul., Moscow, 123056, Tel.: +7 (499) 254 46 49
Матвейчук Игорь Васильевич - доктор биологических наук, профессор, руководитель научно-исследовательского и учебнометодического центра биомедицинских технологий, ResearcherID: AAE-8495-2019.
123056, Москва, ул. Красина, 2,. тел.: +7 (499) 254 46 49
We have analyzed the state-of-the-art methods for sterilization of bone implants. The problem of finding effective bioimplant sterilization methods is still far from its optimal solution and remains as urgent as before. The factors limiting further development of the main biomaterial sterilization methods include limitations related to each existing method and the use of technologies with sterilizing effect. Comparative analysis of the main techniques for bioimplant sterilization that are used in medical and biological areas (treatment with ethylene oxide, radiation, wet warmth, liquid media, and ozone) allows for a conclusion on the advantages of the radiation sterilization. However, the choice is challenged by the dilemma: higher radiation dose would increase the sterilization effect, but at the same time can lead to multiple morphological abnormalities in the tissues, deterioration of their mechanical characteristics, destruction of morphogenetic proteins and consequently to lower efficacy of the reparative bone formation. As a result, the material can become unsuitable for clinical use. One of the real approaches to solve this problem is to use as low absorbed radiation dose as possible during irradiation of biomaterials, at least to 15 kGy. The developments made by the authors within the last years have shown that such a result can be achieved by the use of combines sterilization techniques based on combines effects of a number of physical and chemical factors on the biomaterial being sterilized. Mutual enhancement of the sterilizing effects of these factors creates prerequisites for their synergy, whereby the intensity of each factor can be reduced. This makes it possible to decrease the degree of harmful adverse events associated with each individual factor with higher total effect. The search for innovative solutions for the urgent problems of the bone bioimplant sterilization, for the development of the state-of-the-art health-sparing technologies can be successful only with unification of the efforts by specialists from related sciences. This would allow for creating of breakthrough technologies for sterilization and for optimization of this procedure with achievement of its high efficacy.
Авторами проанализировано современное состояние способов стерилизации костных имплантатов. Проблема создания эффективных способов стерилизации биоимплантатов еще далека от оптимального решения и остается актуальной. Среди причин, ограничивающих дальнейшее развитие основных методов стерилизации биоматериалов, выделяется наличие ограничений, связанных с применением каждого из существующих способов в отдельности, а также использование технологий стерилизующего воздействия. Сравнительный анализ основных методик стерилизации биоимплантатов, используемых в медико-биологических приложениях (обработка оксидом этилена, радиационное воздействие, обработка влажным теплом, использование жидких сред, озоновая стерилизация), позволяет сделать вывод о преимуществах применения радиационной стерилизации. Однако при таком выборе возникает дилемма: повышение дозы облучения усиливает стерилизационный эффект радиационной обработки, но в то же время приводит к многочисленным морфологическим изменениям тканей, ухудшению их механических характеристик, разрушению морфогенетических белков и, как прямое следствие, – к снижению эффективности процесса репаративного остеогенеза. В результате отмеченных изменений пластический материал может оказаться непригодным для клинического применения. Одним из реальных подходов к решению указанной проблемы представляется максимально возможное снижение дозы поглощения в процессе радиационной обработки биоматериалов, по крайней мере до величины порядка 15 кГр. Разработки авторов последних лет показывают, что достижение такого результата может быть обеспечено путем использования комбинированных методик стерилизации, основанных на сочетанном воздействии на стерилизуемый пластический материал физических и химических факторов. При взаимном усилении стерилизующего воздействия этих факторов создаются предпосылки для их синергетического эффекта, а интенсивность воздействия каждого из факторов может быть снижена. Это позволяет уменьшить и степень вредного побочного действия каждого из них в отдельности при усилении суммарного эффекта. Успех поиска инновационных подходов к решению актуальных проблем стерилизации костных биоимплантатов, к разработке современных здоровьесберегающих технологий может быть обеспечен только благодаря объединению усилий специалистов смежных наук, что позволит создать прорывные технологии в области стерилизации и оптимизировать данный процесс при достижении его высокой эффективности.