Опубликовать статью

Информационное партнерство

Инфоресурсы

Контакты

«

ТОМ 24, СТ. 82 (стр. 1180-1206)   |   25 июля 2023 г.   

»

Клиническая медицина » Хирургия » Хирургия

Электреты и воздействие их электрического поля на регенерацию тканей организма человека (Обзор литературы)

Василевич С.В.1, Моргунов М.С.2

1Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение "Санаторий для детей Огонeк 198515, г. Санкт-Петербург, п. Стрельна, Санкт-Петербургское шоссе, д. 101а., svasilevich@mail.ru
2Общество с ограниченной ответственностью «Медэл», 192029, Санкт-Петербург, пр. Обуховской обороны, д.86, лит. К.

Резюме

Жизнедеятельность организма тесно взаимосвязана с изменением электрических потенциалов, формирующихся в его биологических структурах. Эти электрические сигналы используются как в диагностических целях, так и с целью повлиять на репаративные процессы в различных органах и тканях. Одним из путей такого влияния на биологические процессы является использование электретов (электрические аналоги магнитов). В статье представлен анализ собственных исследований и обзор материалов литературы, посвященных влиянию электретов на различные обменные процессы в клетках и тканях (клетках крови; нервной, костной, хрящевой, сухожильной ткани, кожных покровах) при различных патофизиологических состояниях. Описаны поляризационные процессы, развивающиеся на различных структурных уровнях в тканях организма под воздействием электрического поля электретов и возможные варианты реакции организма, вызывающие изменение репаративных процессов в месте повреждения, способствующих восстановлению тканей. Отражены области практического применения электретов в медицине и возможные направления дальнейшего развития. Освещены основные параметры и свойства электретов, применяемых в медицине, их природа, основные параметры и способы получения.


Ключевые слова

электрическое поле, электрет, регенерация тканей, остеоартроз, переломы костей, остеорепарация.

Список литературы

1. Зацепина Г.Н., Тульский С.В. Особенности пространственного распределения потенциала постоянного электрического поля человека в норме и при патологии. Биофизика. 2004; 49 (1): 128-131.


2. Кулин Е.Т. Биоэлектретный эффект. Минск: Наука и техника; 1980.


3. Г. Сесслера Электреты. Перевод с англ. М.: Мир; 1983.


4. Bassett C.A., Becker R.O. Generation of electric potentials by bone in response to mechanical stress. Science. 1962; 137 (3535): 1063-1064. DOI: 10.1126/science.137.3535.1063


5. Руцкий В.В. [и др.] Результат лечения больного с ложным суставом костей голени с применением накостного электромеханического остеосинтеза. Вестник хирургии. 1987; 4: 156.


6. Руцкий В.В., Хомутов В.П. Электростимуляция остеорепарации при лечении ложного сустава голени, осложненного хроническим остеомиелитом. Вестник хирургии. 1988; 11: 72-73.


7. Ткаченко С.С., Руцкий В.В. Электростимуляция остеорепарации. Л.: Медицина; 1989.


8. Le Saux A., Ruysschaert J.M., Goormaghtigh E. Membrane molecule reorientation in an electric field recorded by attenuated total reflection Fourier-transform infrared spectroscopy. Biophys. J. 2001; 80 (1): 324-330. DOI: 10.1016/S0006-3495(01)76017-1


9. Ferrier J., Ross S.M., Kanehisa J., Aubin J.E. Osteoclast and osteoblast migrate in opposite direction in response to a constant electrical field. Journal of cellular physiology.1986; 129 (3): 283-288. DOI: 10.1002/jcp.1041290303


10. Nagai A., Yamashita K., Imamura M., Azuma H. Hydroxyapatite electret accelerate reendothelialization and attenuates intimal hyperplasia occurring after endothelial removal of the rabbit carotid artery. Life Sci. 2008; 82 (23-24): 1162-1168. DOI: 10.1016/j.lfs.2008.03.017


11. Wang Z., Jiang J., Xia Z., [et al.] Study on effects of electret on pulmonary vascular permeabity in scalded rats. 9th International Symposium On Electrets (Ise 9) : Shanghai, China; 25-30 Sept.1996 : Proceedings. Piscataway, USA: JEEE; 2002: 784-787. DOI: 10.1109/ISE.1996.578207


12. Cui L., Liang Y., Dong F., [et al.] Thermal analysis for studies of electret states of rat skin. 14th International Symposium on Electrets ISE : 28-31 August 2011: Montpellier, France : Proceedings. Piscataway, USA: JEEE; 2011: 179-180. DOI:10.1109/ise.2011.6085041


13. Reid B., Zhao M. The electrical response to injury: Molecular mechanisms and wound healing. Advances in wound care. 2014; 3(2): 184-201. DOI: 10.1089/wound.2013.0442


14. Jian J., Liang Y.Y., Dong F.J., [et al.] Penetration and stability of external electrostatic field of PP electret through rat skin. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2012; 19 (4): 1137-1142. DOI: 10.1109/TDEI.2012.6259981


15. Василевич С.В., Бойко А.Н., Хомутов В.П., [и др.] Оценка влияния отрицательных тонкоплeночных электретных покрытий Та2О5 на имплантатах на репаративные процессы в сухожилиях при изолированных механических поражениях. Современные аспекты организации и оказания медицинской помощи в условиях многопрофильного стационара. Елизаветинская больница. Сборник научно-практических работ. Спб., 2007; 4: 246-252.


16. Хомутов В.П., Нелин Н.И. Особенности локального биоэлектрогенеза при патологии тазобедренного сустава. Современная медицина. Неврология /ревматология. Реабилитация. 2019; 1(13): 57-60.


17. Нелин Н.И., Хомутов В.П., Моргунов М.С. Особенности электрогенеза при асептическом некрозе головки бедренной кости в эксперименте. Сборник работ травматологического форума Сибири и Дальнего Востока. М.: Эко-Пресс; 2017: 111-117.


18. Minary-Jolandan M., Yu M-F. Uncovering nanoscale electromechanical heterogeneity in the subfibrillar structure of collagen fibrils responsible for the piezoelectricity of bone. ACS Nano. 2009; 3(7): l859-1863. DOI: 10.1021/nn900472n


19. Линник С.А., Хомутов В.П. Исслeдoваниe эффeктивнoсти элeктpoстатичeскoгo пoля при лeчeнии остeoopтpoза. PMЖ Медицинское обозрение. 2017; 1: 2-5.


20. Хомутов В.П., Нелин Н.И., Котов В.И., [и др.] Опыт применения электретных имплантатов при остеосинтезе огнестрельных переломов длинных костей. Современная медицина. Травмотология/ортопедия. Хирургия. 2019; 2(14): 2-6.


21. Нелин Н.И., Хомутов В.П., Квиникадзе Э.Г., [и др.] Опыт применения электретов при остеохондропатии головки бедренной кости у детей. Opinion Leader. 2019; 1(19): 84-89.


22. Bhavsar M.B., Han Z., DeCoster T., [et al.] Electrical stimulationbased bone fracture treatment, if it works so well why do not more surgeons use it? Eur J Trauma Emerg Surg. 2020; 46(2): 245-264. DOI: 10.1007/s0006 8-019-01127-z


23. Leppik L., Oliveira K.M.C., Bhavsar M.B., Barker J.H. Electrical stimulation in bone tissue engineering treatments. European Journal of Trauma and Emergency Surgery. 2020; 46: 231-244. DOI:10.1007/s00068-020-01324-1


24. Cook J.J., Summers N.J., Cook E.A. Healing in the new millennium: bone stimulators: an overview of where we?ve been and where we may be heading. Clin Podiatr Med Surg. 2015; 32(1): 45-59. DOI: 10.1016/j.cpm.2014.09.003


25. Morgunov M.S., Homutov V.P., Sokolova I.M. Application of electrets in Traumatology and Orthopedics. 8-th international symposium on electrets : 7-8 September, 1994, Paris, France : Proceedings. Piscataway, USA: JEEE; 1994: 863-868. DOI: 10.1109/ISE.1994.515239


26. Моргунов М.С., Кузнецов В.В., Ершов М.В. Электретные стимуляторы остеорепарации на основе анодного оксида тантала для лечения остеоартроза. Медицинская техника. 2018; 3(309): 17-20.


27. Mobini S., Talts Ü-L., Xue R., [et al.] Electrical stimulation changes human mesenchymal stem cells orientation and cytoskeleton organization. J Biomater Tissue Eng. 2017; 7(9): 829-833. DOI: 10.1166/jbt.2017.1631


28. Titushkin I., Cho M. Regulation of cell cytoskeleton and membrane mechanics by electric field: role of linker proteins. Biophys J. 2009; 96(2): 717-728. DOI:10.1016/j.bpj.2008.09.035


29. Wang E-t, Zhao M. Regulation of tissue repair and regeneration by electric fields. Chin J Traumatol. 2010; 13(1): 55-61.


30. Cortese B., Palamа I.E., D?Amone S., Gigli G. Influence of electrotaxis on cell behaviour. Integr Biol (Camb). 2014; 6(9): 817-830. DOI:10.1039/C4IB0 0142G


31. Jian J., Lili C., Chengrong S., Zhongfu X. A study of the effect of PTFE electret on fibroblast cell cycle with flow cytometry (FCM). 10-th International Symposium on Electrets : European Cultural Center of Delphy, Greece : Proceedings. Piscataway, USA: JEEE; 2002: 171-173. DOI:10.1109/ISE.1999.831971


32. Александрова О.И., Александрова С.А., Хомутов В.П., [и др.] Жизнеспособность клеток различных типов, культивируемых на поверхности медицинского электрета. Журнал технической физики. 2018; 88 (9): 1348-1354.


33. Александрова С.А., Александрова О.И., Хомутов В.П., [и др.] Влияние электрического поля электрета на основе анодного оксида на дифференцировочные свойства стромальных клеток костного мозга больного остеоартрозом. Цитология. 2018; 60(12): 987-995. DOI: 10.1134/S0041377118120052


34. Eischen-Loges M., Oliveira K.M.C., Bhavsar M.B., [et al.] Pretreating mesenchymal stem cells with electrical stimulation causes sustained long-lasting pro-osteogenic effects. Peer J. 2018; 6: e4959. DOI: 10.7717/peerj.4959


35. Ud-Din S., Sebastian A., Giddings P., [et al.] Angiogenesis is induced and wound size is reduced by electrical stimulation in an acute wound healing model in human skin. PloS ONE. 2015; 10(4): e0124502. DOI: 10.1371/journal.pone.01245 02


36. Leppik L., Zhihua H., Mobini S., [et al.] Combining electrical stimulation and tissue engineering to treat large bone defects in a rat model. Sci Rep. 2018; 8(1): 6307. DOI: 10.1038/s41598-018-24892-0.


37. Schmidt C.E, Shastri V.R, Vacanti J.P, Langer R. Stimulation of neurite outgrowth using an electrically conducting polymer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997; 94(17): 8948-8953. DOI: 10.1073/pnas.94.17.8948


38. Valentini R.F., Sabotini A.M., Dario P., Aebischer P. Polimer electrets guidance channels enhance peripheral nerve regeneration in mice. Brain Res. 1989; 480(1-2): 300-304. DOI: 10.1016/0006-8993(89)90196-0


39. Фатеев И.В., Василевич С.В., Чепур С.В., Быков В.Н. Влияние отрицательно заряженных электретов на регенерацию седалищного нерва после лекарственного повреждения. Морфология: V Международная конференция по функциональной нейроморфологии "Колосовские чтения-2006" : Тезисы докладов. 2006; 129(2): 96-97.


40. Nuccitelli R., Nuccitelli P., Li C., [et al.] The electric field near human skin wounds declines with age and provides a noninvasive indicator of wound healing. Wound Repair Regen. 2011; 19(5): 645-655. DOI: 10.1111/j.1524-475X.2011.00723.x


41. Jiang J., Wang Z., Hao L., [et al.] Study on healing effect of PTFE electrets on pig wound. 9th International Symposium on Electrets (ISE 9) : 27-27 September 1996, Shanghai, China : Proceedings. Piscataway, USA: JEEE; 2002. DOI: 10.1109/ise.1996.578208


42. Cunha F., Rajnicek A.M., McCaig C.D. Electrical stimulation directs migration, enhances and orients cell division and upregulates the chemokine receptors CXCR4 and CXCR2 in endothelial cells. J Vasc Res. 2019; 56(1): 39-53. DOI: 10.1159/00049 5311.


43. Rutskiĭ V.V., Khomutov V.P., Morgunov M.S. Features of osteoreparation during bone osteosynthesis using electrets. Ortop Travmatol Protez. 1988; 12: 1-6.


44. Grodzinsky A.J., Levenston M.E., Jin M., Frank E.H. Cartilage tissue remodeling in response to mechanical forces. Annu Rev Biomed Eng. 2000; 2(1): 691-713. DOI: 10.1146/annurev.bioeng.2.1.691


45. Huber M., Trattnig S., Lintner F. Anatomy, biochemistry, and physiology of articular cartilage. Investig Radiol. 2000; 35(10): 573-580. DOI: 10.1097/00004424-200010000-00003


46. Puppi D., Chiellini F., Piras A.M., Chiellini E. Polymeric materials for bone and cartilage repair. Prog Polym Sci. 2010; 35(4): 403-440. DOI:10.1016/ j.progpolymsci.2010.01.006


47. Bonassar L.J., Jeffries K.A., Paguio C.G., Grodzinsky A.J. Cartilage degradation and associated changes in biomechanical and electromechanical properties. Acta Orfhop Scand (Suppl266). 1995; 66: 38-44.


48. Корецкий В.В. Применение накостных фиксаторов с электретным покрытием при лечении замедленной консолидации и ложных суставов длинных трубчатых костей. Дис. канд. мед. наук. М., 1998; 165.


49. Хомутов В.П., Линник С.А., Хомутов В.В., Калязин А.В. Клиническая эффективность электрического поля электрета при хирургическом лечении остеоартроза тазобедренного сустава. Consilium Medicum. 2019; 21(8): 116-120. DOI: 10.26442/20751753.2019.8.190590


50. Хомутов В.П., Линник С.А., Жигунов А.Г, Хомутов В.В. Возможности хирургического лечения больных гонартрозом с применением электретов. Современная медицина. Неврология/ревматология. Реабилитация. 2018; 1(9): 87-90.


51. Бортулeв П.И., Виссарионов С.В., Баскаева Т.В., [и др.] Применение ортопедического электрета в хирургическом лечении детей с болезнью Пертеса: ближайшие результаты. Травматология и ортопедия России. 2022; 28 (1): 46-57. DOI: 10.17816/2311-2905-1726

Журнал основан 16 ноября 2000г.
Выдано Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций

(c) Перепечатка материалов сайта Medline.Ru возможна только с письменного разрешения редакции