CC BY
10
конструкций. Инновационным направлением применения гидрогелевых матриксов на основе коллагена является создание искусственной роговицы [1]. Коллагеновые гидрогели оптически прозрачны и обладают слабой механической прочностью, характеризация их свойств вызывает большие сложности [2, 3].
В работе проводилось исследование гидрогеле-вых мембран для восстановления роговицы на основе коллагена I типа (Viscoll®, PN3, ООО фирмы «Имтек»). Исследование было выполнено на ультразвуковом микроскопе высокого разрешения SIAM-2010. В качестве кондиционирующих сред для набухания использовались: дистиллированная вода, инфузионный раствор NaCl 0,9%, раствор Рингера и среда для культивирования Gibco RPMI Medium 1640. Измерение механических свойств и визуализация проведены в режимах В- и С-сканирования.
По итогам экспериментов была произведена оценка динамики набухания гидрогелевых матриксов на основе коллагена по изменению объема и массы образцов в разных растворах в заданные временные промежутки.
Метод акустической микроскопии показал высокую эффективность для бесконтактного мониторинга изменения геометрии и упругих свойств мембран. Полученные данные необходимы для прогнозирования итоговых размеров и поведения импланта in vivo.
Работа выполнена на основе бюджетного финансирования в рамках темы № 1201253306, анализ механических свойств — при поддержке НИЦ «Курчатовский институт».
Литература:
1. Андреев Ю.В., Андреев А.Ю., Домогатский С.П. и др. Гены &
Клетки XIV, 2019; С. 22.
2. Ricard-Blum S. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Jan 1; 3 (1).
3. Andreev A.Y., Osidak E.O., Grigoriev T.E et al. Exp Eye Res.
2021; P.207.
НАНОСТРУКТУРНЫЕ БИОРЕЗОРБИРУЕМЫЕ
СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И ЦИНКА ДЛЯ
ВРЕМЕННЫХ ИМПЛАНТАТОВ
О.Б. Кулясова1, 2, Г.С. Дьяконов2, Р.З. Валиев1, 2
1 Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, Россия
2 Башкирский государственный университет, Уфа, Россия
e-mail: elokbox@mail.ru
Ключевые слова: УМЗ структура, магниевый сплав, цинковый сплав, биорезорбируемые сплавы, прочность, коррозионная стойкость, интенсивная пластическая деформация/
Магний и цинк характеризуются высоким уровнем физиологической совместимости и входят в состав перспективных сплавов, предназначенных для современных биоразлагаемых имплантатов [1]. Биоразлагаемые им-плантаты становятся все более востребованы, поскольку их использование не требует повторной операции по удалению самого имплантата. Особенно актуально использование биоразлагаемых имплантатов в педиатрии, когда пациенты находятся в стадии активного роста, а использование постоянных имплантатов может приводить к отклонению развития поврежденных частей и повторному оперативному вмешательству для удаления имплантата.
Магний и цинк — незаменимые элементы в организме человека. Однако по прочности и пластичности они
не отвечают требуемым свойствам, необходимым для применения в качестве имплантатов. Повышение прочности возможно несколькими способами. Одним подходом является легирование чистого металла другими элементами. Однако большое количество упрочняющих добавок, как правило, резко снижает коррозионную стойкость сплава за счет формирования микрогальванических пар между матрицей зерна и вторыми фазами, что делает сплав непригодным для использования. Следовательно, особой задачей является разработка специальных низколегированных сплавов. Более того, ввиду растворимости сплава в организме человека, существенно сужается выбор легирующих элементов, которые должны быть биологически инертными, либо быть совместимыми с человеческим организмом и не являться токсичными. Другим эффективным подходом повышения прочности считается формирование в сплаве специального структурно-фазового состояния с мелкозернистой структурой посредством интенсивной пластической деформации (ИПД) [2]. Однако в литературе спорно обсуждается влияние размера зерен на скорость коррозии. Вследствие этого в работе рассматривается взаимосвязь между структурно-фазовым состоянием наноструктурирован-ных сплавов и их механическими и коррозионными свойствами. Было установлено, что ИПД не только ведет к измельчению зерен, но и влияет на морфологию частиц второй фазы, которые, в свою очередь, оказывают значительное влияние на коррозионные свойства. Поэтому для медицинского применения требуется не только выбор состава сплава, но и использование подходов микроструктурного дизайна, позволяющих успешно сочетать повышенные механические и коррозионные свойства, что представляет собой особенно актуальную задачу. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ № 20-63-47027, а также РФФИ и ГФЕН в рамках научного проекта № 21-53-53021.
Литература:
1. Zheng, Y. CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2015. 546 p.
2. Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Alexandrov I.V. Progr. Mat. Sci.
2000. V. 45. № 2. P. 103.
СПОСОБНОСТЬ МОНОНУКЛЕАРНЫХ КЛЕТОК ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ПОГЛАЩАТЬ ИНДУЦИРОВАННЫЕ МИКРОВЕЗИКУЛЫ
С.В. Курбангалеева, М.О. Гомзикова
Казанский (Приволжский) Федеральный Университет, Казань, Россия
e-mail: kurbangaleeva_s@mail.ru
Ключевые слова: мононуклеарные клетки периферической крови, микровезикулы, мезенхимные стволовые клетки, ци-тохалазин В.
Многообещающим терапевтическим средством для регенеративной медицины выступают микровезикулы, которые обладают свойствами продуцирующих их клеток. Для лечения повреждений внутренних органов, микровезикулы инъецируют внутривенно. Однако какой процент микровезикул сливается с клетками крови, не достигнув целевой ткани исследовано недостаточно. В данной работе мы получили биосовместимые микровезикулы с использованием цитохалазина В (МВ-ЦВ), который позволяет увеличить выход микровезикул, делая клетку более пластичной, и исследовали способность различных популяций мононуклеарных клеток периферической
крови (МКПК) человека (моноцитов, NK-клеток, В-клеток, Т-цитотоксических, Т-хелперных лимфоцитов) поглощать индуцированные микровезикулы, происходящие из ме-зенхимных стволовых клеток in vitro.
МКПК выделяли из периферической крови человека методом градиентного центрифугирования в Фиколле. МВ-ЦВ получали из мезенхимных стволовых клеток (МСК) жировой ткани человека путем обработки 10 мкг/мл цитохалазина В в течение 30 мин с последующим центрифугированием: 1) 100 g — 10 мин; 2) 300 g — 20 мин; 3) 2000 g — 25 мин. МВ-ЦВ МСК окрашивали мембранным красителем DiD 5 мкМ в течение 15 мин (37°C, 5% CO2) и дважды промывали полной средой. МКПК обрабатывали 10 мкг МВ-ЦВ в течение 24 ч и детектировали поглощающую способность с помощью моноклональных антител на проточном цитофлу-ориметре-сортере BD FACS Aria III.
Результаты иммуноокрашивания показали, что 99,5 ± 0,26% моноцитов (CD14+ клетки), 69,43 ± 9,52% В-клеток (CD3-CD20+); 35,6 ± 3,83% Т-цитотоксических лимфоцитов (CD3+CD8+); 29,6 ± 3,2% NK-клеток (CD3-CD56+) и 14,5 ± 4,42% Т-хелперных лимфоцитов (CD3+CD4+) — содержат DiD в своем составе, а значит слились с МВ-ЦВ МСК. Самый высокий процент слияния/поглощения наблюдали в популяции моноцитов и В-клеток (99% и 69% соответственно). Полученные результаты были подтверждены с помощью конфокальной микроскопии, где мы наблюдали мембранный компонент МВ-ЦВ (DiD+) как на клеточной поверхности, так и внутри МКПК.
Наши данные показывают, что моноциты и В-клетки преимущественно захватывают МВ-ЦВ МСК, в то время как NK-клетки, Т-цитотоксические лимфоциты и Т-хелперы проявляют меньшую способность захватывать индуцированные микровезикулы. Работа выполнена в рамках Программы стратегического академического лидерства Казанского федерального университета (ПРИ0РИТЕТ-2030) и за счет средств гранта Российского научного фонда № 21-75-10035.
АКТИВАЦИЯ СИГНАЛЬНОГО ПУТИ HEDGEHOG В ЭПИФИЗАРНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТКАХ УВЕЛИЧИВАЕТ РОСТ КОСТИ
А.Д. Куренкова1, D. Trompet2, 3, B. Zhou3, А.П. Усанова1, T.L. Chu3, A. Are4, M. Kasper4, А.С. Чагин1 2, 3
1 Институт регенеративной медицины, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет), Москва, Россия
2 Институт медицины, Гётеборгский университет, Гётеборг, Швеция
3 Кафедра физиологии и фармакологии, Каролинский институт, Стокгольм, Швеция
4 Кафедра клеточной и молекулярной биологии, Каролинский институт, Стокгольм, Швеция
e-mail: n_kurenkova@mail.ru
Ключевые слова: пластинка роста, стволовые клетки, Hedgehog.
Увеличение трубчатых костей в длину происходит благодаря наличию эпифизарных пластинок роста. Недавно в пластинках роста была описана популяция стволовых клеток [1, 2]. Чтобы определить роль этих стволовых клеток в регуляции роста костей, в данной работе мы генетически и фармакологически стимулировали пролиферацию
стволовых клеток через активацию сигнального пути Hedgehog (Hh) и смотрели приводит ли это к изменению длины кости.
Для того, чтобы специфически отметить и отслеживать стволовые клетки пластинки роста, мы использовали линию мышей PthrpCreER, скрещенную с репортерной линией R26R-tdTomato [2]. Десять последовательных в/б инъекций SAG (агонист Hh сигнального пути) 30дневным мышам приводили к увеличению количества делящихся tdTomato+ клеток через 8 дней: количество клонов, состоящих из двух и трёх клеток увеличивалось на 68,9%, с одновременным падением количества одиночных клеток на 29,6% а количество пролиферирующих Ki67+tdTomato+ стволовых клеток возрастало в 5 раз. Три внутрисуставные инъекции SAG оказывали аналогичный по направлению и силе эффект.
Чтобы проверить, что влияние активации Hh на про-лиферативную активность клеток опосредовано прямым воздействием на стволовые клетки, линию PthrpCreER;R26R-tdTomato скрестили с линией Patched 1Л/Л. Через 10 дней после активации Cre-рекомбиназы абляция Patchedi приводила к появлению в пластинке больших многоклеточных клонов tdTomato+ клеток, в то время как в контроле было больше одиночных клеток. Таким образом, и фармакологическая, и генетическая активация Hh сигнального пути приводит к увеличению пролиферации стволовых клеток пластинки роста.
Для того, чтобы проверить как фармакологическая активация Hh влияет на рост кости, SAG вводили 30-дневным крысам локально во вторичный центр окостенения над пластинкой роста в бедренной кости, поскольку при внутрисуставной инъекции активация Hh может вызывать остеоартрито-подобные изменения в суставном хряще. Для пролонгации действия и фиксации в кости SAG вводили вместе с агарозными бидсами. Эксперименты с использованием Gli1-LacZ мышей подтвердили, что высвобождение SAG происходит и через неделю после имплантации. Имплантация SAG крысам приводила к увеличению Ki67+ клеток в зоне покоя пластинки роста через 1 неделю, через 1 месяц наблюдали значимое увеличение длины бедренной кости на 3% (1 ,1 мм), через полгода разница составила 4% (1,4 мм).
Таким образом, мы показали, что активация сигнального пути Hh вызывает увеличение пролиферации стволовых клеток пластинки роста, что в дальнейшем ведёт к увеличению длины конечности. Данный принцип может быть использован для коррекции нарушений роста длинных костей.
Литература:
1. Newton, P. T., Li, L., Zhou, B. et al. Nature. 2019. V. 567(7747).
P. 234-238
2. Mizuhashi, K., Ono, W., Matsushita, Y., et al. Nature 2018. V.
563(7730). P. 254-258.
ФОРМИРОВАНИЕ ПАТТЕРНА ИЗ ГИДРОКСИАПАТИТА В МАТРИЦЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
М.А. Кутырев, Е.И. Шишацкая, Е.В. Скорб, С.А. Уласевич
Санкт-Петербургский университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург, Россия
e-mail: kutyrev@infochemistry.ru
Ключевые слова: бактериальная целлюлоза, гидроксиапа-тит, кольца Лизеганга, биосовместимость.
