zdorПроблемы здоровья и экологииHealth and Ecology Issues2220-09672708-6011Gomel State Medical University10.51523/2708-6011.2025-22-4-09zdor-2879Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯEXPERIMENTAL MEDICINE AND BIOLOGYОценка клеточных и тканевых реакций электретного антибактериального полимерного покрытия для тканого сосудистого протеза в экспериментеEvaluation of cellular and tissue reactions of electret antibacterial polymer coating for a woven vascular prosthesis in experimenthttps://orcid.org/0000-0001-5395-5044ДорошкоЕ. Ю.DoroshkoYa. Y.

Дорошко Евгений Юрьевич - к.м.н., старший преподаватель кафедры хирургических болезней̆ № 1 с курсом сердечно-сосудистой хирургии.

Гомель

Yauheni Y. Doroshko - Candidate of Medical Sciences, Senior Lecturer at the Department of Surgical Diseases No.1 with the Course of Cardiovascular Surgery, Gomel State Medical University.

Gomel

ronaldy93@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2795-9006НадыровЭ. А.NadyrovE. A.

Надыров Эльдар Аркадьевич - к.м.н., доцент кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии.

Гомель

Eldar A. Nadyrov - Candidate of Medical Sciences, Associate Professor at the Department of Histology, Cytology and Embryology, Gomel State Medical University.

Gomel

nadyrov2006@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7782-3281КапланМ. Л.KaplanM. L.

Каплан Марк Львович - к.м.н., доцент, заведующий кафедрой хирургических болезней № 1 с курсом сердечно-сосудистой хирургии.

Гомель

Mark L. Kaplan - Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Surgical Diseases No.1 with the Course of Cardiovascular Surgery, Gomel State Medical University.

Gomel

kaplan_md@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8173-4019ПризенцовА. А.PrizentsovA. A.

Призенцов Антон Александрович, к.м.н., доцент кафедры хирургических болезней № 1 с курсом сердечно-сосудистой хирургии.

Гомель

Anton A. Prizentsov - Candidate of Medical Sciences, Associate Professor at Department of Surgical Diseases No.1 with the Course of Cardiovascular Surgery, Gomel State Medical University.

Gomel

prisentsov_aa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2613-6742ВинидиктоваН. С.VinidiktovaN. S.

Винидиктова Наталья Сергеевна - к.т.н., старший научный сотрудник отдела «Композиционные материалы и рециклинг полимеров».

Гомель

Natalia S. Vinidiktova - Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher at the Department «Composite Materials and Polymer Recycling», V.A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of Belarus.

Gomel

vns_lns@mail.ruГомельский государственный медицинский университетGomel State Medical UniversityИнститут механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук БеларусиV.A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of Belarus2025210120262246875Copyright © Дорошко Е.Ю., Надыров Э.А., Каплан М.Л., Призенцов А.А., Винидиктова Н.С., 20262026Дорошко Е.Ю., Надыров Э.А., Каплан М.Л., Призенцов А.А., Винидиктова Н.С.Doroshko Y.Y., Nadyrov E.A., Kaplan M.L., Prizentsov A.A., Vinidiktova N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.gsmu.by/jour/article/view/2879Цель исследования

Цель исследования. Провести гистологическую оценку клеточных и тканевых реакций в ответ на имплантацию образцов тканого сосудистого протеза с новым составом антибактериального полимерного покрытия в эксперименте.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование клеточных и тканевых реакций проводилось на 30 лабораторных белых крысах. Изучены образцы тканого сосудистого протеза с покрытием на основе поливинил-хитозанового комплекса с L-аспарагиновой кислотой и антибиотика ванкомицин 1 % без обработки (первая экспериментальная группа) и с обработкой коронным разрядом (вторая экспериментальная группа). В соответствии с дизайном исследования животные выводились из эксперимента на 5-е, 14-е сутки и на 20-й неделе послеоперационного периода. Выполнялся забор образцов для гистологического исследования.

Результаты

Результаты. Во всех экспериментальных группах в первые дни исследования (до 5 суток) наблюдалось образование грануляционной ткани, находящейся в стадии формирования и наиболее активно во второй экспериментальной группе, в которой изучали образцы с полимерным покрытием после обработки коронным разрядом. В середине периода наблюдения (14-е сутки) происходило созревание грануляционной ткани, различий в экспериментальных группах не было. Также без статистических различий во всех экспериментальных группах в более поздние сроки (20 недель) отмечалась фибропластическая активность тканей, приводящая к образованию плотной, неоформленной соединительной ткани.

Заключение

Заключение. Экспериментальные данные продемонстрировали, что обработка образцов тканых сосудистых протезов с полимерным покрытием на основе поливинил-хитозанового комплекса с L-аспарагиновой кислотой коронным разрядом и экспозицией в 1 % растворе ванкомицина в течение 30 минут улучшает процесс образования грануляционной ткани на 5-е сутки после имплантации лабораторным животным.

Objective

Objective. To carry out a histological assessment of cellular and tissue reactions in response to the samples’ implantation of a woven vascular prosthesis with a new composition of antibacterial polymer coating in experiment.

Materials and methods

Materials and methods. The study of cellular and tissue reactions was carried out on 30 laboratory white rats. Samples of a woven vascular prosthesis with a coating based on a polyvinyl-chitosan complex with L-asparagine acid and antibiotic vancomycin 1% without treatment (the first experimental group) and with corona discharge treatment (the second experimental group) were studied. In accordance with the study design, the animals were removed from the experiment on the 5th and 14th day, and 20th week of the postoperative period. Samples were taken for histological examination.

Results

Results. In all experimental groups in the first days of the study (up to five days), the formation of granulation tissue was observed, which was undergoing formation and was the most active in the second experimental group in which samples with polymer coating after corona discharge treatment were studied. In the middle of the observation period (14th day), the granulation tissue had matured, and there were no differences between the experimental groups. Similarly, without statistical differences in all experimental groups at later stages (20 weeks), fibroplastic activity was observed, leading to the formation of dense, unformed connective tissue.

Conclusion

Conclusion. Experimental data have demonstrated that the treatment of woven vascular prostheses samples with a polymer coating based on a polyvinyl-chitosan complex with L-asparagine acid by corona discharge and exposure to 1% vancomycin solution for 30 minutes improves the process of granulation tissue formation on the 5th day after implantation in laboratory animals.

тканый сосудистый протезполимерыантибактериальные покрытияэкспериментклеточные и тканевые реакцииwoven vascular prosthesispolymersantibacterial coatingsexperimentcellular and tissue reactionsРабота выполнена в рамках НИР, финансируемых из средств БРФФИ и гранта Президента Республики Беларусь.The work was carried out within the research and development work funded by Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research and a grant from the President of the Republic of Belarus.ReferencesMagill SS, Edwards JR, Bamberg W, Beldavs Z, Dumyati G, Kainer M; Emerging infections program healthcare-associated infections and antimicrobial use prevalence survey team. Multistate point-prevalence survey of health care-associated infections. New Eng J Med. 2014;370:1198-1208. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa1306801Magill SS, Edwards JR, Bamberg W, Beldavs Z, Dumyati G, Kainer M; Emerging infections program healthcare-associated infections and antimicrobial use prevalence survey team. Multistate point-prevalence survey of health care-associated infections. New Eng J Med. 2014;370:1198-1208. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa1306801Дорошко Е.Ю., Лызиков А.А. Биомеханические свойства, патогенетические механизмы и пути инфицирования тканых сосудистых протезов в ангиохирургии. Проблемы здоровья и экологии. 2020;66(4):79-86. DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2020-17-4-5Doroshko YaY, Lyzikov AA. Biomechanical properties, pathogenetic mechanisms and pathways of infection of tissue-engineered vascular conduits in angiosurgery. Health and Ecology Issues. 2020;(4):79-86. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2020-17-4-5Дорошко Е.Ю., Лызиков А.А., Тихманович В.Е., Каплан М.Л. Анализ инфекционных осложнений искусственных сосудистых протезов после операций на аорто-подвздошно-бедренном сегменте. Хирургия. Восточная Европа. 2021;10(4):508-516. DOI: https://doi.org/10.34883/PI.2021.10.4.019Doroshko EYu, Lyzikov AA, Tikhmanovich VE, Kaplan ML. Analysis of infectious complications of artificial vascular prostheses after operations on the aorto-iliac-femoral segment. Surgery Eastern Europe. 2021;10(4):508-516. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.34883/PI.2021.10.4.019Бокерия Л.А., Абдулгасанов Р.А., Иванов А.В., Аракелян В.С. Текстильные сосудистые протезы в ангиохирургии. Анналы хирургии. 2019;24(3):165-174. [дата обращения 2025 апрель 06]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/tekstilnye-sosudistye-protezy-v-angiohirurgiiBokeria LA, Abdulgasanov RA, Ivanov AV, Arakelyan VS. Textile vascular prostheses in angiosurgery. Annals of Surgery. 2019;24 (3):165-174. [date of access 2025 April 18]. Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/tekstilnye-sosudistye-protezy-v-angiohirurgii (In Russ.).Романович А.В., Хрыщанович В.Я. Парапротезная инфекция в сосудистой хирургии: современное состояние проблемы. Новости хирургии. 2017;25(3):292-299. DOI: https://doi.org/10.18484/2305-0047.2017.3.292Romanovich AV, Hryshchanovich VYa. Paraprosthetic infection in vascular surgery: the current state of the problem. Surgery news. 2017;25(3): 292-299. (in Russ.). DOI: https://doi.org/10.18484/2305-0047.2017.3.292Дорошко Е.Ю., Лызиков А.А., Каплан М.Л., Тихманович В.Е. Клинико-демографическая характеристика пациентов и факторы риска инфицирования искусственных сосудистых протезов после реконструктивных операций на аорто-подвздошно-бедренном сегменте. Журнал ГрГМУ [дата обращения 2025 июня 01]. Режим доступа: http://journal-grsmu.by/index.php/ojs/article/view/2701Doroshko EYu, Lyzikov AA, Kaplan ML, Tikhmanovich VE. Clinical and demographic characteristics of patients and risk factors for infection of artificial vascular prostheses after reconstructive operations on the aorto-iliac-femoral segment. GrSMU Journal [date of access 2025 June 01]. Available from: http://journal-grsmu.by/index.php/ojs/article/view/2701 (In Russ.).Chouirfa H, Bouloussa H, Migonney V, Falentin-Daudre C. Review of titanium surface modification techniques and coatings for antibacterial applications. Acta Biomater. 2019;83:37-54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.10.036Chouirfa H, Bouloussa H, Migonney V, Falentin-Daudre C. Review of titanium surface modification techniques and coatings for antibacterial applications. Acta Biomater. 2019;83:37-54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.10.036Ng VW, Chan JM, Sardon H, Ono RJ, García JM, Yang YY, Hedrick JL. Antimicrobial hydrogels: a new weapon in the arsenal against multidrug-resistant infections. Adv Drug Deliv Rev. 2014 Nov 30;78:46-62. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2014.10.028Ng VW, Chan JM, Sardon H, Ono RJ, García JM, Yang YY, Hedrick JL. Antimicrobial hydrogels: a new weapon in the arsenal against multidrug-resistant infections. Adv Drug Deliv Rev. 2014 Nov 30;78:46-62. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2014.10.028Hasan J, Crawford RJ, Ivanova EP. Antibacterial surfaces: the quest for a new generation of biomaterials. Trends Biotechnol. 2013;31:295-304. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.01.017Hasan J, Crawford RJ, Ivanova EP. Antibacterial surfaces: the quest for a new generation of biomaterials. Trends Biotechnol. 2013;31:295-304. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.01.017Li S, Dong S, Xu W, Tu S, Yan L, Zhao C, et al. Antibacterial hydrogels. Adv Sci. 2018;5:1700527. DOI: https://doi.org/10.1002/advs.201700527Li S, Dong S, Xu W, Tu S, Yan L, Zhao C, et al. Antibacterial hydrogels. Adv Sci. 2018;5:1700527. DOI: https://doi.org/10.1002/advs.201700527Ou Lew W, Moore W. Antibiotic-impregnated grafts for aortic reconstruction. Semin Vasc Surg. 2011;24(4):211-219. DOI: https://doi.org/10.1053/j.semvascsurg.2011.10.015Ou Lew W, Moore W. Antibiotic-impregnated grafts for aortic reconstruction. Semin Vasc Surg. 2011;24(4):211-219. DOI: https://doi.org/10.1053/j.semvascsurg.2011.10.015Troisi N, Socrate AM, Vigliotti G, Dorrucci V, Benedetto F, Frigatti P, et al; BIOPRO Registry Collaborative Group. Omniflow® II biosynthetic graft offers acceptable early and mid-term outcomes in redo surgery in patients with critical limb-threatening ischemia with no available autologous vein material. Int Angiol. 2024 Apr;43(2):255-261. DOI: https://doi.org/10.23736/S0392-9590.24.05152-6Troisi N, Socrate AM, Vigliotti G, Dorrucci V, Benedetto F, Frigatti P, et al; BIOPRO Registry Collaborative Group. Omniflow® II biosynthetic graft offers acceptable early and mid-term outcomes in redo surgery in patients with critical limb-threatening ischemia with no available autologous vein material. Int Angiol. 2024 Apr;43(2):255-261. DOI: https://doi.org/10.23736/S0392-9590.24.05152-6Xing M, Yu C, Wu Y. Preparation and characterization of a polyvinyl alcohol/polyacrylamide hydrogel vascular graft reinforced with a braided fiber stent. Textile Research Journal. 2020;90:1537-1548. DOI: https://doi.org/10.1177/0040517519896753Xing M, Yu C, Wu Y. Preparation and characterization of a polyvinyl alcohol/polyacrylamide hydrogel vascular graft reinforced with a braided fiber stent. Textile Research Journal. 2020;90:1537-1548. DOI: https://doi.org/10.1177/0040517519896753Seifu DG, Purnama A, Mequanint K, Mantovani D. Small-diameter vascular tissue engineering. Nat Rev Cardiol. 2013;10:410-421. DOI: https://doi.org/10.1038/nrcardio.2013.77Seifu DG, Purnama A, Mequanint K, Mantovani D. Small-diameter vascular tissue engineering. Nat Rev Cardiol. 2013;10:410-421. DOI: https://doi.org/10.1038/nrcardio.2013.77Guan G, Yu C, Xing M. Hydrogel small-diameter vascular graft reinforced with a braided fiber strut with improved mechanical properties. Polymers (Basel). 2019;11(5):810. DOI: https://doi.org/10.3390/polym11050810Guan G, Yu C, Xing M. Hydrogel small-diameter vascular graft reinforced with a braided fiber strut with improved mechanical properties. Polymers (Basel). 2019;11(5):810. DOI: https://doi.org/10.3390/polym11050810Лызиков А.А., Надыров Э.А., Дорошко Е.Ю. Клеточные и тканевые реакции в ответ на имплантацию модификаций искусственных сосудистых протезов в эксперименте. Проблемы здоровья и экологии. 2022;19(1):93-101. DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2022-19-1-12Lyzikov AA, Nadyrov EA, Doroshko YY. Cell and tissue reactions in response to experimental implantation of modified artificial vascular prostheses. Health and Ecology Issues. 2022;19(1):93-101. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2022-19-1-12Лызиков А.А., Тапальский Д.В., Дорошко Е.Ю., Цветкова Е.А., Зятьков А.А., Каплан М.Л. [и др.]. Антибактериальная устойчивость модифицированных тканых сосудистых протезов при моделировании инфицированной раны в эксперименте. Проблемы здоровья и экологии. 2022;19(1):83-92. DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2022-19-1-11Lyzikov AA, Tapalski DV, Doroshko YY, Tsvetkova EA, Ziatskov AA, Kaplan ML, et al. Antibacterial resistance of modified woven vascular prostheses in experimental infected wound modeling. Health and Ecology Issues. 2022;19(1):83-92. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2022-19-1-11

The authors declare that there are no conflicts of interest present.