Научная статья на тему 'Исследование поведения мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в пористо-проницаемых инкубаторах из никелида титана'

Исследование поведения мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в пористо-проницаемых инкубаторах из никелида титана Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
313
74
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕЗЕНХИМАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ КОСТНОГО МОЗГА / НИКЕЛИД ТИТАНА / ПОРИСТЫЙ ИНКУБАТОР ИЗ НИКЕЛИДА ТИТАНА / MESENCHYMAL STEM CELLS OF BONE MARROW / NICKEL-TITANIUM ALLOY / PORE INCUBATOR OF NICKEL-TITANIUM ALLOY

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Кокорев О. В., Ходоренко В. Н., Аникеев С. Г., Дамбаев Г. Ц., Гюнтер В. Э.

В данной работе показано поэтапное развитие мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в пористо-проницаемой структуре инкубатора из никелида титана. Отмечены особенности развития клеточного материала внутри пор инкубатора. Развитая шероховатая поверхность пор инкубатора создает условия для закрепления и роста клеточных колоний, а пористо-проницаемая структура инкубатора обеспечивает при этом проникновение питательных веществ из внешней среды в течение всего периода исследований. Методы исследования адекватно регистрируют развитие тканей внутри пор инкубатора.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Кокорев О. В., Ходоренко В. Н., Аникеев С. Г., Дамбаев Г. Ц., Гюнтер В. Э.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MESENCHYMAL STEM CELLS OF BONE MARROW DEVELOPMENT RESEARCH IN ROW IN POROUS-PERMEABLE TINI-BASED INCUBATORS

The article presents a step-by-step development of mesenchymal bone marrow stem cells in the pore permeable structure of nickelide titan incubator. Specific features of cellular material development inside incubator pores are noted. The developed rough surface of incubator pores provides the cells with conditions of cellular colonies' securing and growth, pore permeable structure of incubator allowing the penetration of nutrients from environment during all time of investigation in vitro. Research methods adequately display tissue development inside incubator pores.

Текст научной работы на тему «Исследование поведения мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в пористо-проницаемых инкубаторах из никелида титана»

Рис.7. Модель зависимости перинатальной смертности от частоты гинекологической патологии в г. Белгороде в 2006-2010гг.

Примечание: по оси абсцисс - уровень гинекологической патологии, по оси ординат - перинатальная смертность.

При проверке модели с использованием фактических значений исследуемых явлений установлено, что прогнозируемый уровень перинатальной смертности в области (У1) равен: У1=0,815+0,060х2= 0,815+0,060x169,6=0,815+10,176= 10,991, т.е. процент отклонения прогнозируемого показателя от фактического для 2005 г. соответствует 3,58%.

Существующая зависимость между перинатальной смертностью и уровнем гинекологической патологии в Белгородской области показана на рис. 8. В данном случае, как и при анализе других соотношений между факторным и результативным признаком наблюдается линейная зависимость. Доверительные границы рассчитаны с 95% вероятностью безошибочного прогноза.

Статистически недостоверной оказалась математическая модель, предназначенная для прогнозирования уровня мертворо-ждаемости в зависимости от частоты гинекологической патологии в г. Белгороде. Данное уравнение регрессии имеет вид: У2=-5,023+0,061х2, где у2 - мертворождаемость, Х2 - распространенность гинекологической патологии.

Прогнозирование другого осложнения гинекологической патологии со стороны плода - ранней неонатальной смертности -в г. Белгороде можно осуществлять посредством достоверной по критерию Фишера модели, имеющей вид: уз= -0,301+0,042хз , где уз - ранняя неонатальная смертность в г. Белгороде, Х2 - уровень гинекологической патологии в г. Белгороде.

Observed Values vs. Real duals Dependent van able'2

I "Pl, <3% Wftfidtna

Рис.8. Графическая модель зависимости перинатальной смертности от частоты гинекологической патологии в области в 2006-2010гг.

Прммечание: по оси абсцисс - уровень гинекологической патологии, по оси ординат - перинатальная смертность.

При использовании данной математической модели отклонение прогнозируемой величины от фактической для 2005г. составляет 9,35%, что вытекает из нижепредставленных расчетов. Уз=-0,301+0,042х197,1=-0,301 +8,278=7,977 у3 факг. 2005г=8,8

Это также подтверждается и доверительным интервалом с 95% вероятностью безошибочного прогноза, полученным для графической модели, определяющей зависимость между ранней неонатальной смертностью и распространенностью гинекологической патологии в г. Белгороде.

Заключение. Математическое моделирование гинекологической заболеваемости позволило установить её связь с экстраге-

нитальной патологией, с различными осложнениями беременности и родов. Разработанные математические модели обеспечивают прогнозирование ситуации по гинекологической заболеваемости, что актуально для планирования и осуществления упреждающих лечебно-профилактических мероприятий.

MATHEMATICAL CONNECTIONS MODELLING AND GYNECOLOGIC PATHOLOGY PROGNOSTICATION

I.V. BUDNIK South West State University, Kursk

Mathematical gynecological morbidity modelling shows its connection with extragenital pathology, pregnancy and labour complications. The developed mathematical models provide situation forecasting on gynecological morbidity, which is actual for planning and realization of preventive treatment and prophylaxis.

Key words: gynecological disorder.

УДК 573.6; 57.089.002.3; 57.089:616-7/.002.3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК КОСТНОГО МОЗГА В ПОРИСТО-ПРОНИЦАЕМЫХ ИНКУБАТОРАХ ИЗ НИКЕЛИДА ТИТАНА

О.В. КОКОРЕВ*, В.Н. ХОДОРЕНКО*, С.Г. АНИКЕЕВ*, Г.Ц. ДАМБАЕВ**, В.Э. ГЮНТЕР*

В данной работе показано поэтапное развитие мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в пористо-проницаемой структуре инкубатора из никелида титана. Отмечены особенности развития клеточного материала внутри пор инкубатора. Развитая шероховатая поверхность пор инкубатора создает условия для закрепления и роста клеточных колоний, а пористо-проницаемая структура инкубатора обеспечивает при этом проникновение питательных веществ из внешней среды в течение всего периода исследований. Методы исследования адекватно регистрируют развитие тканей внутри пор инкубатора.

Ключевые слова: мезенхимальные стволовые клетки костного мозга, никелид титана, пористый инкубатор из никелида титана.

Одним из современных и перспективных методов лечения дегенеративных (деструктивных), злокачественных заболеваний и различных травм являются клеточная и генная терапия [2]. Эффективность данных методов в значительной степени определяется правильным выбором инкубатора - носителя клеточного материала. Усиление терапевтического действия клеток на носителе связано с более эффективным и пролонгированным влиянием клеток на организм, временно избегающих воздействия иммунных эффекторов [3,6]. После имплантации в дефект (в случае дегенеративных заболеваний и травм) инкубаторы-носители клеточных культур способствуют репаративной регенерации окружающей ткани, организуют ее, выполняя роль строительной матрицы. За эти свойства подобные инкубаторы, изготовленные из соответствующих материалов, были названы скаффолд-материалами или скаффолдами (от англ. термина scaffold).

Медицинское материаловедение в части разработки материалов инкубаторов активно развивается, расширяя возможности практикующих врачей [5,8,9]. В связи с особенностью использования различных клеток и тканей, а также в зависимости от выполнения функциональных задач, в качестве имплантатов - носителей клеточного материала выбирают различные по размеру и конфигурации инкубаторы, изготовленные из различных по составу и степени биосовместимости материалов. В качестве инкубаторов используют материалы - графит, керамику, стекло, полимеры, в различных вариациях и комбинациях, а также металлы и их сплавы.

Выбор материала определяется их влиянием на тканевые процессы и общие показатели всего организма: физико-

механические свойства, канцерогенность, биохимические и биофизические показатели, отсутствие воспалительной и иммунной реакций, биорезорбируемость и др. [1,10,14]. В настоящее время более быстрыми, чувствительными и информативными тестированиями являются оценка влияния биоматериалов на клеточные и внутриклеточные процессы - адгезию, пролиферацию, внутри-

* НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы СФТИ при ТГУ, 634045, г.Томск, ул. 19-Гвардейской дивизии, 17

Кафедра госпитальной хирургии ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию», 634050, г.Томск, пр.Ленина, 4

клеточный метаболизм, размножение и дифференцировку клеток [14]. Макроструктура биоматериала также учитывается в соответствии с современными требованиями, предъявляемыми к инкубаторам-носителям клеточных культур. Структура инкубатора должна быть пористой для внесения внутрь культуры клеток. Размер пор и их распределение должны удовлетворять потребностям развития той или иной ткани. Трехмерная матрица помогает клеткам развиваться внутри конструкции, имитируя пространство в естественных условиях - в тканях организма, со всеми присущими ему биосигналами. Пористый материал инкубатора должен быть проницаем, т.е. поры должны быть открытыми, и связаны между собой для беспрепятственного проникновения веществ. Это достигается изменением структуры поверхности, варьированием размера пор и архитектоники материала. Более того, поверхность материала должна быть гидрофильной для лучшей смачиваемости суспензиями клеток в питательных средах и проникновения жидкости внутрь пор. Кроме этого, объем конструкции инкубатора должен обеспечивать беспрепятственную диффузию питательных веществ внутрь всего объема конструкции к культивируемым клеткам и способствовать выводу клеточных метаболитов, до прорастания конструкции сосудами. Безусловно, материал инкубатора должен обладать возможностью стерилизации без изменения его свойств [1,15].

Многие материалы инкубаторов изначально вносят свои особенности в процесс взаимодействия с клеточными суспензиями. Неорганические материалы, такие как керамика, фосфорнокислый кальций, биоактивные стекла, использующиеся для инжиниринга костной ткани, не способствуют интеграции с естественным минеральным комплексом кости. Более того, они характеризуются низким уровнем физико-механических свойств [1,11,12]. Применение матриксов на основе гидроксиаппатита и других не резорбирующихся материалов в биоинженерных конструкциях костей, хрящей и связок приводит ко вторичным рефрактурам, поскольку строение кристаллов матрицы апатита не соответствуют костной ткани и не включаются в остеон. Образование остеонов идет по пронизывающим матрицу сосудам в хаотичном направлении, снижая структурную однородность арти-фициальной кости [8].

Металлы, обладающие высокими механическими характеристиками, имеют существенный недостаток - это коррозия материала инкубатора, возникающая вследствие разрушения со временем структуры поверхностного оксидного слоя.

Искусственные полимеры имеют еще более существенные недостатки: повышение pH окружающих тканей при их гидролизе тканевыми жидкостями, этим самым создавая нефизиологически токсичную микросреду, которая уничтожает клетки. Нестабильность свойств и низкая термомеханическая прочность полимеров ограничивают их использование как материала для матриц-инкубаторов. Они также плохо адгезируют прилипающие клетки из-за гидрофобной поверхности и соответственно характеризуются низким уровнем смачиваемости. У биодеградирующих полимеров имеется и другая проблема - это не контролируемое время биодеградации трансплантата. Так в случае более раннего разрушения трансплантата, чем требуется для закрытия дефекта, происходит повреждение или разрыв трансплантата и последующие кровотечения. Если же трансплантат остается в организме реципиента дольше необходимого времени, происходят дистрофические изменения в искусственном органе, включая петрификацию трансплантата, Быстрая деградация носителя-подложки также способствует вымыванию пересаженных клеток вместе с транссудатом из ложа имплантации. К существенным недостаткам относится образование фиброзной капсулы, как ответ на инородное тело [13,15].

Решить многие проблемы можно, если использовать в качестве материала инкубатора-носителя клеточных культур пористого проницаемого никелида титана. Созданные в НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы (г. Томск) пористо-проницаемые материалы на основе никелида титана обладают уникальными свойствами: имеют пористо-

проницаемую структуру с открытыми порами, обладают высокой степенью смачиваемости с тканевыми жидкостями, отвечают требованиям биологической, биомеханической и биохимической совместимости с тканями организма [7]. Изготовленные из таких материалов имплантаты характеризуются набором свойств, необходимых для их использования в качестве инкубаторов-носителей клеточных культур различных органов.

Цель исследования - анализ особенностей реакции мезенхимальных стволовых клеток костного мозга после их импланта-

ции в поровое пространство инкубатора, изготовленного из пористого никелида титана, последующей дифференцировки клеток и развития тканей.

Материалы и методы исследования. Исследования проведены на образцах инкубаторов из пористо-проницаемого никелида титана, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Инкубаторы были вырезаны электроэрозионным способом из медицинского сплава ТН-

10. Перед испытанием инкубаторы выдерживались при Т=180°С, в течение 60 мин в сухожаровом шкафу.

Топографию поверхности образцов и структуру порового пространства изучали, используя инвертированный металлографический световой микроскоп Axiowert 40MAT и растровый электронный микроскоп Quanta 200 3D.

Фазовый состав поверхности определяли с помощью локального микрорентгеноспектрального анализа.

В качестве клеточного материала были использованы костномозговые стволовые клетки мышей-гибридов F1 CBA/j (получены из питомника экспериментальных животных ГУ НИИ фармакологии СО РАМН, г. Томск). Содержание и использование лабораторных животных соответствовало правилам, принятым в учреждении, рекомендациям национального совета и национальным законам.

Технология выращивания остеогенной ткани in vitro. В стерильных условиях извлекали бедренную кость. Костный мозг вымывали с помощью шприца во флаконы. Концентрацию клеток доводили до 4х106/ мл полной среды, засевали на инкубаторы из никелида титана и помещали в 50 мл пластиковые флаконы фирмы «Corning». Культивирование происходило в среде, которая состояла: из среды DMEM-F12 («ПанЭко», РФ), 10% эмбриональной телячьей сыворотки (“HyClone”, США), гентамицин 40 мкг/мл («ПанЭко», РФ), глутамин 250мг/л («ПанЭко», РФ). В систему с остеогенной дифференцировкой были добавлены диф-ференцировочные добавки: бета-глицерофосфат 3 Mr/Mn(«Sigma», США) в комбинации с 0,15 мг/мл аскорбиновой кислоты (“Sigma”, США). Инкубаторы с клетками содержали при 370С при 100% влажности с 5% СО2' Образцы на исследование отбирались через каждые 7 суток.

Рис. 1. Структура пористого проницаемого инкубатора из никелида титана а - макроструктура; б - микроструктура стенок пор.

Сканирующая электронная микроскопия. Тонкие секции образцов фиксировались в течение 1 часа в 2.5% глютаральдегиде (SIGMA), затем промыты 3 раза в PBS (15 мин каждый), далее фиксировались 1 час в 1% тетраоксиде осмия (SIGMA), промывали 3 раза в PBS, и затем дегидратировали пропуская через ряд растворов этанола (30%, 50%, 70%, 90%, 100%) по 15 мин в каждом. Дегидратированные образцы были высушены, и каждый образец инкубатора был исследован на растровом электронном микроскопе.

Результаты и их обсуждение. Структура клеточного инкубатора из пористо-проницаемого никелида титана представляет собой трехмерное поровое пространство, морфологическое строение которого типично для высокопористых материалов, полученных с участием жидкой фазы. Пористый материал имеет большую удельную поверхность, обусловленную наличием в нем системы открытых и взаимосвязанных пор (рис. 1а). За счет открытых пор (более 90%) и гидрофильной поверхности материал характеризуется высокой степенью проницаемости, что обусловлено самим способом получения пористого материала - методом СВС. Стенки пор имеют развитую, рельефную и шероховатомикропористую поверхность (рис. 16).

Основные характеристики пористого материала - пористость, средний размер пор и распределение пор по размерам. Применяя различные схемы метода СВС - меняя температурные режимы самого процесса СВС, а также исходные параметры порошков, можно получить различный по структуре пористопроницаемый материал с определенным размером пор и заданным распределением пор по размерам, а также, что особенно важно в клеточной и тканевой инженерии, определенной топографией и состоянием поверхности порового пространства. Таким образом, в данном материале имеется широкий диапазон состояний пористой и поверхностной структуры, пригодной для культивирования тех или иных тканей организма. В наших исследованиях топография поверхности образцов и порового пространства материала матрицы никелида титана имеет пористую (пористость 70%) неупорядоченную структуру с размером пор в диапазоне 0,1^1000 мкм и распределением пор по размерам представленным нарис.2.

Подробные исследования взаимодействия мультипотент-ных мезенхимальных клеток костного мозга с поверхностью пористого проницаемого никелида титана показали, что поверхность данного материала является хорошей адгезирующей и биосовместимой с данным типом клеток подложкой. Но так как мезенхимальные клетки костного мозга являются мультипотент-ной популяцией, можно предположить, что данная подложка биосовместима с хондрогенными, остеогенными, адипогенными, нейральными и другими клетками, производными мезенхимальных клеток. В подтверждение вышесказанного на внутренней поверхности образцов из никелида титана наблюдали типичные представители нейрогенных клеток - астроциты (один из путей дифференцировки мультипотентных мезенхимальных клеток) (рис.3). Преодолевая колоссальное поровое пространство и закрепляясь по пути продвижения, отросток астроцита соединяет себе подобные клетки, а также иннервирует клетки других типов (фибробласты, остеобласты и т.д.).

d мкм

Рис.3. Астроциты на поверхности пор инкубатора из никелида титана.

Специфика взаимодействия инкубатора с клетками заключается в том, что мезенхимальные клетки прикрепляются чаще и в больших количествах на развитую, пористо-проницаемую поверхность, где имеется множество мелких пор размером менее 100 нм [4]. Основное количество клеток прикрепляются к стенкам никелида титана, которые имеют мелкие поры, затем клетки начинают активно расти и размножаться (рис. 4).

Рис. 4. Адгезия клеток на поверхности порового пространства инкубатора (3 суток).

Рис. 2. Гистограмма распределения пор по размерам для образцов со средними размерами пор 150 мкм.

Рис. 5. Прикрепление клетки к стенкам поры (а), развитие псевдоподий в порах (б), 7 суток.

1*1 И П I I -

Рис. 6. Размножение клеток и синтез волокон межклеточного вещества (14 суток)

б

Рис. 7. Заполнение тканями пор инкубатора а - этап активного заполнения порового пространства (21 сутки)

6 - ткань в порах инкубатора (28 сутки).

Детальный анализ взаимодействия мезенхимальных клеток костного мозга с внутренней поверхностью пористого инкубатора из никелида титана выявил ряд особенностей в механизме роста клеток разного типа. Наблюдаются клетки, у которых псевдоподии прикрепляются в нескольких местах стенок пор, чаще на диаметрально противоположных краях пор (рис. 5а). Образование и закрепление тканевых структур происходит в разных направлениях, как по поверхности пор, так и от стенок одних пор через поровое пространство к стенкам других пор (рис.5б ).

В пористом инкубаторе, который представляет трехмерную структуру, клетки размножаются, синтезируют межклеточные волокна, образуют пространственные выросты, которые могут быть разной формы и величины (рис.6).

Организация этого «ансамбля» идет, скорее всего, по принципу градиента концентрации ростовых и питательных факторов в трехмерном объеме пор. Постепенно количество клеток растет, масса волокон внеклеточного матрикса увеличивается, превращаясь в плотные переплетенные тяжи, с активным образованием новой ткани (рис.7а). Ткань постепенно выстилает внутреннюю поверхность пор и заполняет все поровое пространство. К 21-28 суткам поры оказываются заполненными тканью на 80% (рис. 76).

Выводы. Таким образом, совокупность представленных особенностей структуры и свойств инкубатора из пористопроницаемого никелида титана определяются топографией поверхности стенок пор, распределением пор по размерам, фазовым, химическим составом поверхности, условиями создания движущей силы для роста клеток - градиентом концентрации ростовых факторов и питательных веществ. Развитая микропористая поверхность стенок пор (наличие большого количества мелких пор и шероховатостей), ее адгезивность и смачиваемость, а также размер самих пор и распределение пор по размерам являются необходимыми условиями для прикрепления, роста и размножения клеток. При этом клетки заполняют и преобразуют пространственную конфигурацию порового пространства, соблюдая необходимую ориентировку синтезированных волокон в дальнейшем необходимую для формирования хрящевой и костной тканей.

Неуклонный, последовательный рост клеток в инкубаторе и короткий временной промежуток заполнения пористой конструкции тканью позволяет сделать вывод, что пористопроницаемый инкубатор из никелида титана является уникаль-

ным биосовместимым носителем клеточных культур и может использоваться для создания искусственных тканеинженерных конструкций.

Литературы

1. Бенч Л. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей / Л. Бенч, Д. Джонс. Москва: Техносфера, 2007.- 304 с.

2. Берсенев, A.B. Клеточная трансплантология - история, современное состояние и перспективы / A.B. Берсенев // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия.- 2005.- № 1.- С. 49-56.

3. Биосовместимые материалы и имплантаты с памятью формы./ Под ред. В.Э.Гюнтера. - Northampton: STT; Томск: STT, 2001.- С. 45-53.

4. Васильев, Ю.М. Клетка как архитектурное чудо. Цитоскелет, способный чувствовать и помнить. 4.2. / Ю.М. Васильев //Соросовский образовательный журнал. Биология.-1996.- №4.-С.4-10.

5. Перспективы применения в стоматологии материалов «Биометрике» и «Алломатрикс-имплант» в сочетании с остеогенными клетками-предшественниками костного мозга. Клиническая имплантология и стоматология / С.Ю. Иванов [и др.].-2001.- 3/4.- C.37-40.

6. Кокорев, О.В. Противоопухолевое действие трансплантатов фетальных клеток на пористом носителе из никелида титана / О.В. Кокорев //Автореф. дисс. к.м.н. М., 2000

7. Материалы с памятью формы и новые медицинские технологии / Под ред. В.Э.Гюнтера. - Томск: Изд-во «НПП МИЦ», 2010 - 360с.

8. Cell Therapy for Bone Disease: A Review of Current Status. Stem Cells / R. Cancedda [et al.].- 2003; 21:P.610-619.

9. De Bruin, J. Bone induction by implants coated with cultured osteogenic bone marrow cells / De Bruin, J., Van den Brink I., Mendes S. // Adv. Dent. Res. 1999; 13: P.74-81.

10. Griffith, E.G. Tissue engineering-current challenges and expanding opportunities / E.G. Griffith, G. Naught // Science.- 2002.295.- P. 1009-114.

11. Julian, R. Optimising bioactive glass scaffolds for bone tissue engineering / R. Julian, Jones, M. Lisa Ehrenfied, Larry L. Hench. // Biomaterials, Volume 27, Issue 7, March 2006, P.964-973.

12. Katti, K. Control of mechanical responses in in situ poly-mer-hydroxyapatite composites for bone replacement. / K. Katti, //Proceedings of the 15th ASCE engineering mechanics conference. June 25, 2002, Columbia University, New York, NY.

13. Biodegradable and bioactive porous polymer/inorganic composite scaffolds for bone tissue engineering / K. Rezwana [et al.] // Biomaterials, Volume 27, 2006, P. 3413-3441.

14. Sakiyama, Elbert SEFunctional biomaterials: design of novel biomaterials / Sakiyama, Elbert SE, Hubbell JA. //. Annu Rev Mater Res 2001: P.183-201.

15. Creation of viable pulmonary artery autografts through tissue engineering. J. Thorac. / Shinoka, T. [et al.] /Cardiovasc. Surg. 1998; 115: P.532-46.

MESENCHYMAL STEM CELLS OF BONE MARROW DEVELOPMENT

RESEARCH IN ROW IN POROUS-PERMEABLE TINI-BASED INCUBATORS

O.V. KOKOREV, V.N. KHODORENKO, S.G. ANIKEEV,

G.TS. DAMBAEV, V.E. GUNTHER

Tomsk State University, Research Institute of Medical Materials and Implants Siberian State Medical University, Tomsk

The article presents a step-by-step development of mesenchymal bone marrow stem cells in the pore permeable structure of nickelide titan incubator. Specific features of cellular material development inside incubator pores are noted. The developed rough surface of incubator pores provides the cells with conditions of cellular colonies' securing and growth, pore permeable structure of incubator allowing the penetration of nutrients from environment during all time of investigation in vitro. Research methods adequately display tissue development inside incubator pores.

Key words: mesenchymal stem cells of bone marrow, nickel-titanium alloy, pore incubator of nickel-titanium alloy.

УДК 519.8

НЕЧЕТКАЯ АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОНСТРУКТИВНОЙ ЛОГИКИ

В.А.ХРОМУШИН*, Е.И. МИНАКОВ*, В.А. БАРХОТКИН***,

О.В. ХРОМУШИН**, В.Ф. БУЧЕЛЬ*

Предложен алгоритм построения алгебраической модели конструктивной логики, учитывающий неточную оценку анализируемых факторов путем корректировки мощностей результирующих составляющих.

Ключевые слова: модель, алгоритм, анализ, логика, нечеткая ситуация.

В аналитической работе с использованием алгебраической модели конструктивной логики (АМКЛ) по таким направлениям как здравоохранение встречается необходимость учитывать неточные оценки анализируемых факторов, указывая тем самым на необходимость партнерства с идеологией нечеткой логики [1,2].

Результирующая модель представлена сочетанием факторов с пределами определения и соответствующей мощностью, суть которой является число случаев (сочетанием факторов, представленных в базе как запись) с удовлетворяющим условиям результирующей составляющей построенной модели. Стремление учесть нечеткие оценки факторных признаков должно отразиться на мощности результирующих составляющих построенной модели.

Идеология АМКЛ позволяет нам знать (выводить вместе с моделью) номера записей [1]. Одновременно с этим выводится мощность по каждой результирующей составляющей, суть которой является число строк в базе данных (записей), удовлетворяющей условиям результирующей составляющей (пределам определения совместно действующих факторов). Задача учета нечетких ситуаций (записи с нечеткой оценкой факторного признака) заключается в корректировке мощности результирующих составляющих модели.

Важной особенностью результирующих составляющих АМКЛ является отсутствие в результирующих составляющих «поглощенных» переменных (факторов), в то время как все переменные (в том числе «поглощенные») воздействуют на результат. Это обстоятельство требует учета нечеткой оценки всех переменных (нечеткой ситуации) при корректировке (уточнения) мощностей результирующих составляющих.

Таблица 1

Числовой тестовый пример

N *0 Х1 Х2 Х3 Х4 х5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 0 5 4 2 0 3

2 1 5 5 4 4 5

3 0 2 6 3 3 4

4 0 2 5 7 4 3

5 1 2 6 4 4 2

6 1 5 5 2 6 2

7 0 0 3 4 6 5

8 0 1 4 5 7 6

9 0 7 5 3 1 2

10 1 3 2 1 2 4

11 0 4 1 0 0 1

12 0 1 3 4 6 5

13 0 4 2 1 1 0

14 1 4 4 5 3 2

15 1 3 3 2 1 3

16 1 7 6 4 2 4

17 0 1 1 2 5 2

18 0 1 6 6 5 2

19 1 6 5 3 1 4

20 0 2 6 5 4 1

21 1 3 4 2 2 4

22 0 2 5 5 3 2

23 1 0 2 5 5 3

24 0 0 1 4 5 6

25 0 7 4 4 2 3

26 1 1 3 4 6 2

27 1 2 4 3 5 2

28 0 6 4 3 2 1

29 1 3 3 3 2 2

Введем в эти данные значения коэффициента уверенности через точку с запятой после значения фактора на строках, указанных в построенной модели (1), т.е. на целевых строках (Хо=1):

* Тульский государственный университет, 300600, г. Тула, пр-т Ленина, д. 92 Тульское региональное отделение Академии медико-технических наук,

300025, г. Тула, ул. Сурикова, д. 16.

Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», Москва, Зеленоград г., 4806 пр-д, 5

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.