CC BY
18
выделенный из сыворотки крови быка, основой которого является белково-пептидный комплекс (БПК-С), состоящий из изоформы сывороточного альбумина под номером gi| 1351907 в базе данных Uniptrot, биологически активных пептидов с мол. массами 10006000 Да и ионов Са+2. БПК-С в виде водного раствора вводили в 3й-носители, которые представляли собой криогенно-структурированные губки, приготовленные на основе альбумина сыворотки крови быка. Было проведено несколько экспериментальных серий in vivo на крысах Wistar или кроликах породы шиншилла, обоего пола, содержавшихся в виварии Института биологии гена РАН. Животным наносили обширные экспериментальные травмы в области конечностейили нижней челюсти. В область повреждения вносили 3й-криогели, напитанные раствором БПК-С, биологическое действие которых оценивали, проводя гистологическое исследование области травмы на разных этапах репарации костного дефекта. Полученные результаты свидетельствуют о выраженном регенеративном действии разработанных 3й-криогелей, содержащих БПК-С. При их применении, во-первых, было отмечено существенное опережение развития восстановительных остеогенетических процессов по сравнению с контрольными группами животных, которым 3й-криогели с БПК-С не имплантировали. Во-вторых, важным является качественное отличие регенерирующей костной ткани при воздействии 3й-криогели с БПК-С — в этом случае происходило восстановление костной ткани без формирования костной мозоли или ткани, отличной от нативной, восстанавливался костный мозг. Следует отметить, что 3й-криогели, не содержащие БПК-С, проявляют свойства остео-кондукторов, способствуя миграции клеток в область травмы. Однако у животных этих экспериментальных групп не наблюдали эпиморфной регенерации в области дефекта. Важно, что при применении 3й-криогелей с БПК-С формирование новой костной ткани сопровождалось их полной деградацией без развития каких-либо негативных процессов, а БПК-С поддерживал статус дифференцировки и пролиферации клеток, не обладал токсическим, мутагенным, тератогенным и др. негативными действиями на организм.
ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫЙ СОСУДИСТЫЙ ПРОТЕЗ МАЛОГО ДИАМЕТРА: РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕКЛИНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ НА МОДЕЛИ ОВЦЫ
Е.О. Кривкина, А.В. Миронов, А.Р. Шабаев, М.Ю. Ханова, Е.А. Великанова, Е.А. Сенокосова, Л.В. Антонова, Л.С. Барбараш
ФГБНУ НИИ комплексных проблем сердечнососудистых заболеваний, Кемерово, Россия.
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: спиннинг, атромбогенность, проангиоген-ные факторы, антиагреганты, антикоагулянты, поликапро-лактон, сосудистые протезы.
Материалы и методы. Сосудистые протезы 0 4 мм были изготовлены методом электроспиннинга из полимерной композиции 5% полигидросибу-тирата/валериата (PHBV) и 10% поликапролактона (PCL) и комплекса проангиогенных факторов (GFmix): сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF), основного фактора роста фибробластов (bFGF) и хе-моаттрактантной молекулы (SDF-1a). Дополнительно
проведена поверхностная модификация протезов гепарином (Hep) и илопростом (Ilo) по оригинальной методике [1]. Преклинические испытания протезов выполнены на модели овцы. Опытную группа — протезы PHBV/ PCL/GFmixHep/Il° (n=8), срок имплантации — 12 месяцев. Группа сравнения — протезы Gore-Tex 0 4 мм (GoreTex, США) (n=5), срок имплантации — 6 месяцев. Контрольная группа — животные с аутоартериальной имплантацией сроком на 12 месяцев (n=8).
Результаты. Проходимость сонных артерий овец спустя 12 месяцев после проведения аутоартериаль-ной имплантации составила 87,5%. Итоговая проходимость сосудистых протезов PHBV/PCL/GFmixHep/Il° составила 50%, а синтетических протезов Gore-Tex — 0%. Гистологическое исследование показало полную биорезорбцию каркаса PHBV/PCL/GFmixHep/Il° с образованием аневризматически расширенного новообразованного сосуда, схожего по строению с нативной сонной артерией овцы. Однако в отличие от нативного сосуда, в новообразованной ткани отсутствовали эластические волокна. В стенках протезов PHBV/PCL/ GFmixHep/Il° не обнаружен кальций, тогда как стенки Gore-Tex подверглись массивной кальцификации. При иммунофлуоресцентном исследовании в эксплантиро-ванных протезах PHBV/PCL/GFmixHep/Il° подтверждено формирование трехслойной сосудистой ткани, содержащей эндотелиальный, гладкомышечный и адвен-тициальный слои, наличие коллагенов I, III и IV типов. На основе протезов Gore-Tex новообразованная сосудистая ткань отсутствовала.
Выводы. Биодеградируемые сосудистые протезы PHBV/PCL/GFmixHep/Il° обладают высокой долгосрочной проходимостью (в сравнении с синтетическими протезами Gore-Tex). Отсутствие кальцифицикации в протезах PHBV/PCL/GFmixHep/Il° подтверждает их высокую биосовместимость. Однако факт аневризмообразования требует проведения дополнительного укрепления каркаса протеза. Работа выполнена при поддержке комплексной программы фундаментальных научных исследований СО РАН в рамках фундаментальной темы НИИ КПССЗ № 0419-2022-0001.
Литература:
1. Антонова Л.В., Севостьянова В.В., Резвова М.А. и др. Пат.
2702239(RU); № 2019119912; заявл. 25.06.2019; опубл.
07.10.2019, Бюл. № 28.
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КОСТНЫХ ЦЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ФОСФАТ КАЛЬЦИЯ-ФОСФАТ МАГНИЯ С АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМ ЭФФЕКТОМ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В РЕКОНСТРУКТИВНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ХИРУРГИИ
П.А. Крохичева, М.А. Гольдберг, В.С. Комлев
ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. АА. Байкова РАН, Москва, Россия
е-таП: [email protected]
Ключевые слова: Костный цемент, биосовместимость.
Работа посвящена получению и изучению нового цементного материала на основе системы фосфат магния — фостфат кальция допированного катионом Ад с антибактериальным эффектом для применения в реконструктивно-восстановительной хирургии. Были исследованы структурно-фазовое состояние,
морфология, физико-химические свойства и механические, а также антибактериальная активность цементного материала, представлены исследования in vitro и in vivo. Было показано, что введение 1 мас.% Ag приводит к повышению прочности и увеличению растворимости, такой материал является полностью биосовместимым и проявляет умеренные матриксные свойства. При этом, наблюдалась антибактериальная активность в отношении штаммов Staphylococcus aureus (S. aureus) и Escherichia coli (E. coli) с зоной подавления диаметром 8 мм Результаты исследований in vitro и in vivo показали, что новый разрабатываемый костный цемент можно использовать в качестве потенциального материала для замещения костных дефектов для улучшения регенерации кости.
Костные цементы на основе фосфатов магния (МКФЦ) рассматриваются как альтернатива материалам на основе фосфатов кальция (КФЦ) в реконструктивной хирургии [1,2]. Инфекции, связанные с имплантатами, представляют собой серьезную проблему в костной хирургии. Инфекционные осложнения могут привести к развитию хронического остеомиелита, а в случае генерализации инфекции и развития синдрома системной воспалительной реакции или сепсиса — к летальному исходу. Костный цемент, допированный катионами, характеризуется более длительным периодом антимикробного действия за счет вхождения в структуру и более медленного высвобождения катионов [3].
Теория. Одной из современных задач при разработке костных цементов нового поколения является обеспечение и усиление пролонгированного антибактериального эффекта. Альтернативным подходом к получению таких материалов является допирование МКФЦ и КФЦ антимикробными ионами. Ожидается, что костные цементы, допированные Ag, содержащие ионы Mg и Ca, будут демонстрировать хорошую биосовместимость, способность к полной резорбции в организме, биологическую активность в отношении формирования костного ма-трикса в процессе остеогенеза и обладать антибактериальным эффектом.
МКФЦ получали осаждением из водного раствора солей, катионы Ag вводили в количестве 0,5 и 1 мас.%. Прочность образцов цементов при сжатии измеряли на приборе Instron 558. Исследования растворения проводили путем замачивания образцов цемента в модельных жидкостях Kokubo SBF и фосфатно-солевом растворе Дульбекко (DPBS) в течение 28 дней в закрытой системе при температуре 37°С.°С. Изучение антибактериальной активности проводили в отношении штаммов S. aureus и E. Coli путем погружения в агар. Исследования биосовместимости и остеокондуктивных свойств проводили на модели подкожной имплантации мышам и резекции большеберцовой кости у крыс в сроки 3, 6 и 12 недель. Биологические свойства костных цементов оценивали с помощью микрокомпьютерного томографа Skyscan 1275 (Bruker, Бельгия) и гистологических срезов образцов.
Таким образом, были получены новые МКФЦ, до-пированные катионами серебра, характеризующиеся цементирующей фазой — Струвит. Цементные материалы обладают нейтральным уровнем рН, временем схватывания 4-7 мин., плотной микроструктурой и высокой механической прочностью 43 МПа. При исследованиях растворения установлено, что допирование катионами приводит к снижению растворимости материалов. На поверхности образцов к 1 4-м суткам эксперимента образуется минеральная фаза природного происхождения — Бобьерит. Цементные материалы проявляют
антибактериальный эффект в отношении S. aureus и E. Coli. По макро- и микропризнакам цементные материалы полностью биосовместимы, к 6-й неделе наблюдается формирование новой костной ткани.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Москвы в рамках научного проекта № 21-33-70079.
Литература:
1. Goldberg M.A. et al. Bioactive Materials. - 2020. - Т. 5. - № . 3. - p. 644-658.
2. Krokhicheva P.A. et al. Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2021. - Т. 66. - № . 8. - P. 1079-1090.
3. Santos G.G. et al. Brazilian journal of biology. - 2020. - Т. 81. -P. 53-61.
ПРИМЕНЕНИЕ ГИРОИДНЫХ PLA-СКАФФОЛДОВ ДЛЯ ЗАМЕЩЕНИЯ ДЕФЕКТОВ КОСТНЫХ ТКАНЕЙ
А.Е. Крупнин1, И.А. Чичаев1,
С.В. Крашенинников1, М.М. Алексанян2,
О.А. Спирин2, Н.Г. Седуш1, С.Н. Чвалун1
1 НИЦ Курчатовский институт, Москва, Россия
2 ФГБНУ РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского, Москва, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: регенеративная медицина, гироид, FDM-печать, полилактид (PLA), скаффолды, механические свойства.
Для восстановления дефектов костных тканей в регенеративной медицине широко применяются пористые каркасы-скаффолды, выступающие в роли скелета для клеток. Помимо требований нетоксичности, предъявляемых к биосовместимым биоразлагаемым скаффолдам, они должны обладать достаточной для диффузии питательных веществ и удаления продуктов жизнедеятельности, пористостью и сопоставимыми с нативной костной тканью механическими свойствами [1]. Известно, что оптимальная интеграция достигается при значениях диаметра пор в диапазоне от 200 до 1600 микрон [2]. При этом пористость нативной губчатой костной ткани изменяется в диапазоне от 50 до 90% [3]. Механические свойства нативной губчатой костной ткани при сжатии изменяются от 3,5 МПа до 1200 МПа и от 0,22 МПа до 10,44 МПа для модуля Юнга и предела текучести/ прочности, соответственно [4, 5]. Широкое распространение получили конструкции каркасов на основе гироид-ной поверхности, изготавливаемые с применением технологии FDM-печати [2, 3, 5].
В данной работе проведено экспериментальное исследование влияния геометрических параметров скаф-фолдов на механические характеристики в испытаниях на одноосное сжатие. Трехмерные модели скаффолдов со значениями пористости в диапазоне 50-83%постро-ены в программном комплексе Wolfram Mathematica с последующим экспортом в формате stl для подготовки к 3D-печати. В качестве материала образцов скаффолдов использовался коммерческий полилактид eSun PLA+ в виде прутка диаметром 1,75 мм. Температура экстру-дера и печатного стола выбраны 210°С и 65°С, соответственно; высота слоя 0,25 мм, скорость печати 35 мм/с. Для 3D-печати использовался FDM 3D-принтер Raise3D PRO2. Механические испытания проводились на машине INSTRON 5965 при температуре 37°С в соответствии
