Development of the Acellular Dermal Matrix and Experimental Substantiation of Its Use in the Anterior Abdominal Wall hernia Repair

Objective: To develop a biological implant that is an acellular dermal matrix (ADM), evaluate its use as a support material in tensionfree hernioplasty for ventral hernia, and compare it to that of the commercially available implant PermacolTM.   Materials and methods: ADM was derived from the porcine dermis (Landrace breed) decellularized using detergents and enzymes. The quality of devitalization was assessed in vitro. We performed sublay hernioplasty in 4-month-old Landrace pigs using ADM (experimental group) and PermacolTM (control group). The specimens were explanted on day 120 of the experiment for histological and immunohistochemical examination.   Results: All cellular elements were removed by the detergent-enzymatic treatment of the dermis; the native architecture of the dermis was slightly disrupted. The specimens of the commercially available chemically cross-linked biomaterial PermacolTM had better mechanical properties than ADM specimens; however, there were no significant differences in terms of cytotoxicity. The state of the tissues after the explantation (number of fibroblasts and endothelial cells) showed no differences in the result of using ADM and PermacolTM. In 120 days, the materials integrated into the tissues without the formation of adhesions or inflammation.   Conclusions: Our findings show that ADM does not have cytotoxic properties, has adequate biomechanical parameters to effectively reinforce supporting soft tissues, does not cause an inflammatory response during implantation, and integrates fully into tissues. Our study demonstrates the effectiveness and utility of the developed ADM in surgical treatment of anterior abdominal wall defects

Применение гидрогеля на основе дермы свиньи для экспериментального лечения поверхностных ран

Aim. To study the efficacy of dermal hydrogel application in the experimental treatment of superficial scarified wounds in rats.Materials and methods. The hydrogel was obtained from porcine dermis by alkaline hydrolysis. The DNA concentration was determined using the Nano Drop ND-1000 spectrophotometer. The study included 30 male Sphinx rats. Scarified wounds were created on the rat skin, then the rats were divided into two groups: group 1 – rats without treatment, or control group (n = 15), group 2 – rats with wound treatment with the dermal hydrogel for 5 days, or experimental group (n = 15). On day 3, 7, and 14 of the experiment, we explanted skin samples from the wound area and performed routine H&E staining.Results. On day 3 of the experiment, moderate inflammation, edema, and collagen fiber disorganization were revealed in the experimental group, and pronounced inflammation with purulent exudate was found in the control group. On day 7 of the experiment, inflammation and foci of stratified epithelium were detected in the control group. The histologic analysis of the skin samples from the experimental group showed pronounced plethora of the vessels, necrotic changes of the dermis, and edema. The total thickness of the epidermis and the thickness of its stratum corneum were greater than in the control group samples. On day 14, the differences between the groups were minimal and the epidermis was thickened in the experimental group animals.Conclusion. The study examined the effects of the dermal hydrogel on scarified wounds in rats. We found faster skin regeneration (by 1.5–2 days) in the experimental group compared to the controls. Besides, the rats of the experimental group were characterized by an increase in the number of fibroblasts in the dermis and thickened epidermis in the affected area.Цель – изучение эффективности использования дермального гидрогеля при экспериментальном лечении поверхностных скарифицированных ран у крыс.Материалы и методы. Гидрогель получали из свиной дермы химическим методом с применением щелочного гидролиза. В полученных образцах гидрогеля определяли содержание ДНК с помощью спектрофотометра Nano Drop ND-1000. Исследование проведено на 30 самцах крыс породы сфинкс. Крысам наносили скарифицированные раны, затем животные были разделены на две группы: группа 1 – без лечения, или контрольная группа (n = 15), группа 2 – лечение раны дермальным гидрогелем в течение 5 сут (n = 15). На 3-и, 7-е и 14-е сут эксплантировались образцы кожи из области раны, которые подвергались гистологическому исследованию.Результаты. На 3-и сут эксперимента в образцах кожи животных группы 2 отмечалось умеренное воспаление с поверхностным отеком и дискомплексацией коллагеновых волокон, а контрольной группы – выраженное воспаление с гнойным экссудатом. На 7-е сут эксперимента у крыс контрольной группы наблюдали воспаление, однако отмечали очаги пролиферации многослойного эпителия. Гистологический анализ кожи животных группы 2 продемонстрировал более выраженное полнокровие сосудов, некротические изменения дермы и ее отек. Общая толщина эпидермиса и толщина его рогового слоя была больше, чем в образцах контрольной группы. На 14-е сут эксперимента различия между изучаемыми группами были минимальны, отмечали утолщение эпидермиса у животных группы 2 по сравнению с контрольной группой.Заключение. В проведенном исследовании продемонстрировано, что при использовании гидрогеля на основе дермы свиньи для лечения скарифицированных ран крыс полное восстановление кожи в пораженной области наступало на 1,5–2 сут быстрее, чем в контрольной группе. Помимо этого было зарегистрировано увеличение количества фибробластов в дерме и утолщение эпидермиса относительно аналогичного показателя у крыс контрольной группы