CC BY
8
22
МАТЕРИАЛЫ V НАЦИОНАЛЬНОГО КОНГРЕССА ПО РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ
конструктов на основе биоразлагаемого скаффолда и аллогенных нейральных прогениторных клеток, полученных путем прямого репрограммирования (СпЫРСэ) при восстановлении неврологического дефицита в результате травмы спинного мозга. Предварительно была разработана модель необратимой спинальной травмы у нечеловекообразных приматов с интраопе-рационным контролем вызванных потенциалов (ВП), позволяющая получить полный односторонний анатомический перерыв кортикоспинального тракта и заднего столба на уровне ТИ7-8 (Вак1аизИеу УР, 2019). В экспериментах на этой модели было обнаружено, что трансплантация 5 млн СпЫРСэ через 2 недели после пересечения афферентных и эфферентных путей спинного мозга в течение последующих 12 недель приводит к частичному восстановлению нарушенных функций спинного мозга в виде регресса ипсилатеральной моноплегии и восстановления сомато-сенсорных и моторных ВП. Последующий иммуногистохимический анализ показал, что СпЫРСэ могут сохранять свою мультипотентность в пересаженном спинном мозге не менее 12 недель, мигрируя в зоны образования конусов роста поврежденных аксонов. 8ох2-позитивные трансплантированные клетки преимущественно обнаруживались в зоне активной регенерации, где они секретировали В01\1Р, что сопровождалось повышенным уровнем экспрессии синаптофизина клетками хозяина в сером и белом веществе. Трансплантация тканеинженерных конструктов характеризовалась значительно более высоким по сравнению с суспензионным способом введения выживанием клеток. СпЫРСэ в составе тканеинженерных конструктов подвергались нейрональной дифференцировке и выпускали длинные нейриты. Эти результаты так же, как результаты других научных групп, показавших эффективность трансплантации НСК в составе гидрогелей и др. скаффолдов свидетельствуют о потенциальной перспективности тканевой инженерии спинного мозга в терапии необратимой спинальной травмы. Наиболее интересным с нашей точки зрения является комбинирование тканевой инженерии с нейромодуляцией, в частности, с эпи-дуральной электростимуляцией спинного мозга выше и ниже области поражения параллельно с двигательной реабилитацией.
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ ДОПИРОВАННЫХ КАТИОНАМИ ЖЕЛЕЗА
О.В. Баранов, А.Ю. Федотов, В.С. Комлев
ФГБУ Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, Москва, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: фосфаты кальция, октакальций фосфат, композиционные материалы, альгинат натрия
Можно выделить фосфаты кальция (ФК) с молярным соотношением Ca/P в диапазоне 1,33-1,67 как наиболее близкие к минеральному компоненту костной ткани. Эти ФК нашли наиболее широкое применение в хирургии. В настоящее время гидроксиапатит (ГА, Са5(РО4)3(ОН)), трикальцийфосфат (ТКФ, Са3(РО4)2) и октакальций фосфат (ОКФ, Са8Н2(РО4)6-5Н2О) являются основными соединениями, используемыми в медицине для замещения и регенерации костной ткани [1]. Это
связано со схожестью указанных соединений с минеральным составом костной ткани. Несмотря на близость химического состава ГА (отношение Са/P около 1,67), ТКФ (около 1,5) и ОКФ (около 1,33) свойства указанных соединений имеют и существенные различия. В частности, это может касаться скорости деградации и специфических свойств. Влияние на реакционную способность к фазовым переходам может достигаться за счет модификации фосфатов кальция введением ионов металлов, позволяющих создать программируемые замещенные формы [2]. Кроме того, за счет создания замещенных ФК можно получать различные материалы с необходимыми свойствами, например, высокорезорбируемые или придавать антибактериальные свойства и т. д. [3].
Железо является важным элементом в почках и системе кровообращения, а также в виде микроэлементов оно содержится в твердых тканях, как в депо. Железо участвует во многих сложных процессах, протекающих в организме человека на молекулярном уровне (например, синтез эритроцитов, преобразование глюкозы крови в энергию и выработку ферментов). Кроме того, допирование фосфатов кальция может придать им магнитные свойства, которые могут быть использованы в различных биомедицинских применениях, таких как восстановление тканей, магнитно-резонансная томография, доставка лекарств, разделение клеток и лечение злокачественных образований на основе гипертермии.
Целью данной работы являлось разработка композиционных гидрогелей на основе альгината натрия и низкотемпературных фосфатов кальция, допированных катионами железа с содержанием керамической составляющей до 15 масс. %.
Установлено, что введение катионов железа в процессе синтеза дикальцийфосфат дигидрата не оказывают влияния на фазовый состав конечного продукта. Однако наблюдается изменение морфологии частиц ДКФД, происходит уменьшение размеров частиц ДКФД при увеличении концентрации катионов Fe3+.
Изучено влияние введения катионов железа на процесс гидролиза ДКФД в ОКФ. Показано, что катионы железа не оказывают влияния на фазовый состав и морфологию продуктов гидролиза ДКФД. Полученный порошок по фазовому составу и морфологии соответствует ОКФ. Результаты химического анализа показывают, что экспериментальная концентрация железа в ОКФ линейно растет с повышением теоретического значения, но меньше него практически в 2 раза.
Разработаны композиционные гидрогели на основе альгината натрия и полученных низкотемпературных фосфатов кальция, допированных катионами железа с содержанием керамической составляющей до 15 масс. % и изучены их физико-химические и механические свойства.
Литература:
1. Komlev V.S., Popov V.K., Mironov A.V., Fedotov A.Y., Tetenina A.Y., Smirnov I.V., Bozo I.Y., Rybko V.A., Deev R.V.) 3D printing of octacalcium phosphate bone substitutes. Front. Bioeng. Biotechnol. 2015. 3:81.
2. Shurtakova D., Yavkin B., Gafurov M., Mamin G., Orlinskii S., Kuznetsova L., Bakhteev S., Ignatyev I., Smirnov I., Fedotov A., Komlev V. Study of radiation-induced stable radicals in synthetic octacalcium phosphate by pulsed EPR Magnetic Resonance in Solids. Electronic Journal. 2019. V. 21. № 1. P. 19105
3. Glenske K., Donkiewicz P., Köwitsch A., Milosevic-Oljaca N., Rider P., Rofall S., Franke J., Jung O., Smeets R., Schnettler R., Wenisch S., Barbeck M. Applications of Metals for Bone Regeneration. Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. P. 826.
Гены & Клетки XVII, №3, 2022
