CC BY
37
I I I I I I
Ш
Новости клеточных технологий
Технология создания тканеинженерных конструкций с заданной формой
В настоящее время хорошо зарекомендовавшими себя биодеградируемыми полимерами для тканевой инженерии считаются полимеры короткоцепочечных органических кислот [полиэстеров], таких, как молочная или гликолиевая. Их преимущества заключаются в инертности, достаточной механической прочности, практически полной биосовместимости, отсутствии цитотоксичных продуктов гидролиза. Биодеградация происходит обычными метаболическими путями до углекислого газа и воды через цикл Кребса. На основе полимеров из этих кислот созданы многие материалы для медицины [например, шовный материал] и тканевой инженерии [1, 7, 10, 13, 15].
Матрицы-носители для трансплантируемой культуры клеток могут быть выполнены в виде пленок, сеток, губок или нетканой материи. В лабораторных, экспериментальных и даже клинических исследованиях была показана их эффективность в качестве матриц подложек для создания эквивалентов хрящевой, костной, мышечной ткани, кожи, стенки кишки и сосудов, слизистых оболочек [1-8, 11, 12, 14-17]. Полимеры органических кислот, находясь в составе графтов, постепенно деградируют и замещаются внеклеточным матриксом. Наиболее часто матрицы подложки имеют только простую форму, ограниченную заводской. Для регенерации же таких сложных анатомических образований, как ушная раковина или суставная поверхность сложных суставов требуется повторение четких анатомических линий, которые иногда невозможно воспроизвести из заводских пленок, губок или сеток. Существует потребность в создании матриц, повторяющих анатомические формы восстанавливаемого органа.
В журнале Tissue Engineering опубликован способ получения матриц-носителей из пористого PLLDA [поли-1_Л-лактата] и PGLA для целей тканевой инженерии. Соотношение материалов в матрице 85/15 [полигликоолат 85%, полилактат 15%). Метод заключается в создании композита из полиэстера и поваренной крупнокристаллической соли - на первом этапе. Полиэстеры, растворенные в хлороформе с нерастворимыми кристаллами соли, выливались в плоскую посуду. После испа-
рения хлороформа полученные слитки помещались в воду, в которой соль растворялась, и в результате ее коррозии были получены частицы в виде хлопьев. Затем хлопья помещали в форму, выполненную в виде ушной раковины или суставной поверхности, которую нагревали до температуры 130 градусов и под давлением 2 МРа. В дальнейшем, после сушки на открытом воздухе и в вакууме были выполнены тесты, которые показали, что полученная матрица обладает достаточной механической прочностью и пористостью.
При культивировании фибробластов на полиэстеровых пористых матрицах, данных, свидетельствующих об их цитотоксичности, получено не было.
Таким образом, данная технология может быть использована для получения из полиэстеров трехмерных пористых матриц сложных конфигураций. Это позволит максимально повторить геометрические особенности таких анатомических образований, как сложные суставы и ушные раковины. Кроме того, с помощью данной методики можно не только изготавливать индивидуальные образцы, но и приступить к промышленному производству коммерческих продуктов. После ряда экспериментов, показывающих рост клеток на конструкциях, можно будет говорить о создании тканеинженерных графтов нового поколения - с заданной формой.
Пористая матрица из PGLA, выполненная в виде ушной раковины
ЛИТЕРАТУРА:
1. Agrawal C.M., Athanasiou K.A., Heckman J.D. Biodegradable PLA/PGA polymers for tissue engineering in orthopaedica. Material Science Forum 1997; 250: 115-28.
2. Agrawal С.М., Ray R.B. Biodegradable polymer scaffolds for musculoskeletal tissue engineering. J. Biomed. Mater. Res. 2001; 55: 141.
3. Aframian D.J., Redman R.S., Yamano S. et al. Tissue compatibility of two biodegradable tubular scaffolds implanted adjacent to skin or buccal mucosa in mice. Tissue Eng. 2002; 8: 649-59.
4. Behravesh E., Yasko A.W., Engle P.S., Mikos A.G. Synthetic biodegradable polymers for orthopaedic applications. Clin. Orthop. 1999; 367S: 118-85.
5. Beumer G.J., van Blitterswijk C.A., Bakker D., Ponec M. A new biodegradable matrix as part of a cell seeded skin substitute for the treatment of deep skin defects: a physico-chemical characterisation. Clin. Mater. 1993; 14: 21-7.
6. Cao Y.L., Vacanti J.P., Paige K.T. et al. Transplantation of chondrocytes utilizing a polymer-cell construct to produce tissue-engineered tissue in the shape of a human ear. Plast. Reconst. Surg. 1997; 100: 297-302.
7. Chen G.P., Ushida Т., Tateishi T. Preparation of poly[L-lactic acid] and poly[o,L-lactic acid-co-glycolic acid] foams by use of ice microparticulates. Biomaterials 2001; 22: 2563.
8. Furukawa K.S., Ushida T., Toita K. et al. Hybrid of gel-cultured smooth muscle cells with PLLA sponge as a scaffold towards blood vessel regeneration. Cell Transplant. 2002; 11: 475-80.
9. Hutmacher D.W. Scaffolds in tissue engineering bone and cartilage. Biomaterials 2000; 21: 2529-43.
10. Langer R., Vacanti J.P. Tissue engineering. Science 1993; 60: 920-6.
11. Mikos A., Bao Y., Cima L.G. et al. Preparation of poly[glycolic acid] bonded fiber structures for cell attachment and transplantation. J. Biomed. Mater. Res. 1993; 27: 183-9.
12. Mikos A.G., Sarakinos G., Leite S.M. et al. Laminated three-dimensional biodegradable foams for use in tissue engineering. Biomaterials 1993; 14: 323-30.
13. Mikos A.G., Thorsen A.J., Czerwonka L.A. et al. Preparation and characterization of poly[L-lactic acid] foams. Polymer 1994; 35: 1068.
14. Mooney D.J., Mazzoni C.L., Breuer C. et al. Stabilized polyglycolic acid fibre-based tubes for tissue engineering. Biomaterials 1996; 17: 115-24.
15. Mooney D.J., Baldwin D.F., Suh N.P. et al. Novel approach to fabricate porous sponges of poly[D,L-lactic-co-glycolic acid] without the use of organic solvent. Biomaterials 1996; 17: 1417-22.
16. Thomson R.C., Yaszemski M.J., Powers J.M., Mikos A.G. Fabrication of biodegradable polymer scaffolds to engineer trabecular bone. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 1995; 7: 23-38.
17. Thomson R.C., Yaszemski M.J., Powers J.M., Mikos A.G. Hydroxyapatite fiber reinforced poly[a-hydroxy ester] foams for bone regeneration. Biomaterials 1998; 19: 1935-43.
Подготовил A.B. Волков По материалам Tissue Eng. 2005; 11: 1105-14
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 200G
