CC BY
22
МАТЕРИАЛЫ V НАЦИОНАЛЬНОГО КОНГРЕССА ПО РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ
125
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
Гены & Клетки XVII, №3, 2022
12B
МАТЕРИАЛЫ V НАЦИОНАЛЬНОГО КОНГРЕССА ПО РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ
со стандартом ASTM D695-i5. Для изготовленных скаффолдов значения модуля упругости и предела текучести изменялись в диапазоне от 4,67 МПа до 34G МПа и от G,25 МПа до i2,6 МПа. Изменение геометрических параметров моделей позволяет настраивать механические свойства изделий в широком диапазоне в соответствии со свойствами нативной губчатой костной ткани, что делает гироидные скаффолды перспективными при восстановления костных дефектов.
Литература:
1. Lasprilla A. et al. Biotechnol. Adv. 2Gi2. V. 3G. № i. P. 32i.
2. Alizadeh-Osgouei M. et al. Smart Materials in Medicine. 2G2i. V. 2. P. i5.
3. Tripathi Y. et al. J. Mater. Eng. Perform. 2Gi9. V. 28. P. 7445.
4. Misch C.E., Qu Z, Bidez M.W. J Oral Maxillofac Surg. i999. V. 57. P. 7GG.
5. Wang, Haoze, et al. Addit. Manuf. 2G22. V. 57. Art. № iG296i.
ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ КОЛЛАГЕНОВЫХ МАТРИКСОВ НА ОСНОВЕ ПЕРИКАРДА
А.Д. Кручинина1, Ю.А. Глумскова2, А.А. Венедиктов2
1 ФГБОУ ВО Пензенский государственный университет, Пенза, Россия
2 ООО «Кардиоплант», Пенза, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: биоматериал, децеллюляризация, перикард, бесклеточный коллагеновый матрикс, направленная регенерация тканей, биосовместимость, тканевая инженерия.
В настоящее время потребность в материалах для направленной регенерации тканей и тканевой инженерии достаточно высока. Ключевым требованием является низкая иммуногенность. Различные способы децеллю-ляризации (химический, ферментативный, физический) позволяют получить бесклеточный материал [i ], содержащий основные компоненты внеклеточного матрикса: коллагены, эластин, протеогликаны, интегрины, фибро-нектины и др [2].
В исследовании образцы бесклеточных коллагеновых матриксов на основе перикарда были получены разными методами децеллюляризации: ферментативным трипсином, химическим с помощью гипертонических растворов и додецилсульфата натрия.
Эффективность способа децеллюляризации определяли по количественному содержанию ДНК методом адсорбционной спектрофотометрии при длине волны 26G нм. Цитотоксическое действие материалов изучали на мезенхимальных стромальных клетках костного мозга человека. Оценку микрорельефа поверхности проводили методом сканирующей электронной микроскопии. Для гистологического анализа использовали дифференциальная трехцветная окраска по Лилли. Исследование потенциальной индукции окислительного стресса оценивали по флуоресценции зонда DCFHDA (Ех 485нм/ Еm53Gнм) в культивируемых клетках.
Установлено, что все способы удаления клеток являются эффективными и позволяют получить бесклеточный материал. Процесс обработки оказывает выраженное повреждающее влияние на ультраструктуру и целостность компонентов внеклеточного матрикса. Материалы не являются цитотоксичными, но способны индуцировать внутриклеточный окислительный стресс.
Литература:
1. Theocharis A.D., Skandalis S.S., Gialeli C. et al. Adv Drug Deliv Rev. 2016. V. 97. P. 4-27.
2. Mendibil U., Ruiz-Hernandez R., Retegi-Carrion S. et al. Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 15. Р. 5447.
ДИНАМИКА МАРКЕРОВ АНГИОГЕНЕЗА У ПАЦИЕНТОВ С ОБЛИТЕРИРУЮЩИМ АТЕРОСКЛЕРОЗОМ ПОСЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕКОНСТРУКТИВНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАТИВНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ НА АРТЕРИЯХ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ
А.А. Крылов, Р.Е. Калинин, И.А. Сучков, А.С. Пшенников, Н.Д. Мжаванадзе
ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, Рязань, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: атеросклероз, критическая ишемия, анги-огенез, факторы роста, терапевтический ангиогенез.
Методом выбора для лечения пациентов с критической ишемией является оперативное вмешательство (прямая реваскуляризация) с помощью открытых, либо эндоваскулярных методик. Однако отдаленные результаты хирургического лечения оставляют желать лучшего. Процессы ангиогенеза в основном регулируются такими проангиогенными цитокинами, как фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), тромбоцитарный фактор (PDGF), гипоксией индуцируемый фактор 1 альфа (HIF1a) и другими [1]. В процессе ангиогенеза появление коллатеральных связей после окклюзии артерии происходит в период от 4-6 недель, что обусловлено недостаточной выработкой проангиогенных факторов роста при хронической ишемии, поэтому может потребоваться их экзогенное введение [2].
В работе определялись ангиогенные факторы у 30 прооперированных пациентов с критической ишемией. У всех пациентов выполнялся забор крови до операции, на 5-7 сутки, через 1, 6 и 12 месяцев с момента операции.
Показатель VEGF, составляющий до операции 818,4 ± 332 пг/мл прогрессивно снижался в послеоперационном периоде (603,5 ± 216,8 на 7-е сутки, р=0,426) достигая минимальных значений через 1 месяц наблюдения (483,3 ± 226,6, р=0,062), в последующем имел место прирост к 6 месяцам (715 ± 199,9, р=0,002) с повторным снижением к 1 году (515 ± 104,2, р=0,005). Таким образом в течение всего срока наблюдения динамика VEGF была непостоянной в виде волны со снижением к 1 месяцу и 1 году и подъемом к 6 месяцам. При этом относительно исходного значения статически достоверная разница снижения VEGF была получена только с визитом в 1 месяц р=0,039.
При оценке PDGF-BB на было выявлено достоверных различий между группами в течение наблюдения, однако в абсолютных цифрах можно проследить следующую тенденцию: относительно исходного предоперационного уровня PDGF-BB (3511,3 ± 1508 пг/мл) в раннем послеоперационном периоде (5-7 сутки) наблюдалось его значительное снижение до 3013,5 ± 1989, с последующим увеличением до 3948± 1516 к 1 месяцу и повторное снижение до 3270± 810,8 к 6 месяцам и 1 году наблюдения.
Таким образом можно отметить тенденцию к снижению факторов роста в раннем послеоперационном периоде, что может быть связано с купированием явлений
Гены & Клетки XVII, №3, 2G22
