CC BY
6
Литература:
1. Angelini C. Acta Myol. 2020. 39(4):207-217.
2. Huang, Y. et al. Hum. Mol. Genet. 2008.
3. Hanisch F. et al J Neurol 2010. 257(2):300-301.
ФОРМИРОВАНИЕ БИОАКТИВНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ТИТАНОВЫХ ИМПЛАНТАХ
И.В. Смирнов, П.В. Смирнова, А.Ю. Тетерина, В.И. Калита, В.С. Комлев
ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. АА. Байкова РАН
e-mail: baldyriz@gmail.com
Ключевые слова: фосфаты кальция, керамическое покрытие, титановый имплант.
Высокие прочностные характеристики в совокупности с нейтральными биологическими свойствами имплантов на основе титана делают их незаменимыми при замещении дефектов костной ткани в условия высоких механических нагрузок. Использование имплантов из титана и его сплавов в условиях живого организма не приводит к возникновению реакций отторжения, но возможные коррозионные реакции могут являться причиной вторичных операций. Технологии комбинирования разных материалов в одном изделии, а именно титана и фосфатов кальция (ФК), являются актуальной задачей для исследователей. Такие материалы суммируют положительные свойства друг друга и минимизируют недостатки. Применение фосфатов кальция в виде покрытия на титановый имплант значительно повышает биологические свойства конечного изделия, а именно биосовместимость и остеоинтеграцию.
В данной работе был предложен метод формирования многофазных покрытий на основе различных модификаций фосфатов кальция. Был предложен способ плазменного нанесения покрытий на основе высокотемпературных модификаций ФК гидроксиапатита (ГА) и а-трикальцийфосфата (а-ТКФ) на титановую подложку с промежуточным слоем состава TiCaO с последующей трансформацией поверхностного слоя в низкотемпературный Фк октакальцийфосфат (ОКФ).
Необходимость создания многофазных покрытий заключается в различных свойствах промежуточных слоев. Первый слой на основе TiCaO способствует прочному скреплению титановой подложки с покрытиями ГА и а-ТКФ. Плотноспеченое покрытие на основе слаборезорбируемого материала (ГА и а-ТКФ) препятствует реакциям коррозии титанового импланта. Формирование конечного слоя на основе ОКФ повышает биоактивность, так как ОКФ обладает высокой степенью резорбируемости, является прекурсором биологического гидроксиапатита (ГА) и способствует образованию новой костной ткани в областях с низким регенеративным потенциалом, что способствует быстрому образованию прочной связи между имплантом и костной тканью пациента.
Покрытие на основе ДКФД, играющее роль промежуточного звена для получения ОКФ, получено осаждением из раствора. Раствор, содержащий Ca2+ и PO43- ионы в необходимых концентрациях, вступает в реакцию с напыленным слоем ГА или а-ТКФ, что приводит к образованию и росту кристаллов ДКФД равномерно по поверхности. Формирование поверхностного слоя на основе ОКФ реализовывали за счет трансформации предварительно
осажденного ДКФД покрытия в условиях буферной системы согласно реакции:
СаНР04 -2Н20 о Са2+ + НР042- + 2Н20 НР042- о Р043- + Н+ 8Са2++ 2НР042- +4 Р043- + 5Н20 о о Са8(НР04)2( Р04)4*5Н20 Подход, совмещающий в себе метод плазменного напыления и трансформационные процессы, дает возможность создания покрытий различных составов которые могут быть скомбинированы в различных соотношениях исходя из поставленной задачи.
В данном исследовании разработана методика создания биоактивных покрытий в системах ГА/ОКФ и ТКФ/ ОКФ, способных значительно изменить конечные свойства титанового имплантата. Данные покрытия способствуют увеличению остеоинтеграции импланта с косной тканью пациента, уменьшению рисков возникновения реакций отторжения, а также уменьшению количества повторных операций ввиду повышенного срока службы импланта. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 20-19-00671 «Структура, фазовый состав и механические свойства плазменных композиционных покрытий с новым типом пористой структуры».
ВЛИЯНИЕ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ
СЕМЕЙСТВА TET НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ
HOXA10 И HOXA11 В СТРОМАЛЬНЫХ
КЛЕТКАХ ЭНДОМЕТРИЯ ЧЕЛОВЕКА
А.С. Смирнова1, М.А. Кулебякина1, Р.Ю. Еремичев2,
Н.А. Александрушкина2, П.И. Макаревич1 2
1 Факультет фундаментальной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2 Институт регенеративной медицины МНОЦ МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
e-mail: anast_smir@mail.ru
Ключевые слова: стромальные клетки эндометрия,
H0XA10, HOXA11, ферменты семейства TET, гипоксия.
Эндометрий — одна из немногих тканей человека, обладающая высокой регенеративной способностью. В последние годы появились сведения о том, что для регенерации и обновления эндометрия важны транскрипционные факторы H0XA10 и H0XA11. Эти высококонсервативные гены участвуют в сохранении позиционной информации и постоянства строения тела, а также обеспечивают восстановление тканей и органов после повреждения. На сегодняшний день не известно, какие механизмы обеспечивают поддержание экспрессии генов H0XA10 и H0XA11 в эндометрии, а также их индукцию в ответ на стимулы, возникающие при повреждении (такие как гипоксия). Согласно данным литературы, промоторы генов H0XA10 и H0XA11 подвержены метилированию и деметилированию. Поэтому мы выдвинули гипотезу о том, что экспрессия генов H0XA10 и H0XA11 регулируется системой активного деметилирования ДНК, основными участниками которой являются активностью ферменты семейства TET (Ten-Eleven-Translocation).
Целью работы было выяснение роли ферментативной активности белков TET в поддержании и в индукции экспрессии генов H0XA10 и H0XA11 в стромальных клетках (СК) эндометрия человека.
В работе использовали первичные культуры СК эндометрия человека, полученные от молодых (20-30 лет)
здоровых доноров. Влияние активности ферментов семейства TET на экспрессию генов H0XA10 и HOXA11 изучали, добавляя к СК эндометрия селективный ингибитор ферментов TET - Bobcat339 (Sigma-Aldrich, США) -в конечной концентрации 80мкМ. Для моделирования гипоксии in vitro к клеткам добавляли CoCl2 до конечной концентрации 200мкМ. После добавления CoCl2 и/или ингибитора ферментов TET клетки инкубировали в C02-инкубаторе в течение 12, 16, 20 и 24ч. Экспрессию генов H0XA10 и H0XA11 в СК эндометрия измеряли методами ОТ-ПЦР и вестерн-блоттинга.
Согласно полученным результатам, ингибирование ферментов TET приводит спустя сутки к незначительному снижению содержания белка H0XA10 и к возрастанию накопления белка H0XA11 в СК эндометрия. Добавление CoCl2 приводит к повышению экспрессии H0XA11 как на уровне транскриптов, так и на уровне белкового продукта, а ингибирование ферментов TET препятствует возрастанию экспрессии H0XA11 в ответ на добавление CoCl2.
Таким образом, мы показали, что активность ферментов семейства TET необходима для поддержания базаль-ного уровня экспрессии генов H0XA10 и H0XA11, а также для возрастания экспрессии H0XA11 в in vitro модели гипоксии с использованием CoCl2. Ферменты семейства TET регулируют экспрессию гена H0XA11 в СК эндометрия в норме и при гипоксии и поэтому являются важным звеном H0XA11-зависимых механизмов регенерации эндометрия.
РАЗРАБОТКА МИНЕРАЛ-ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И РЕГЕНЕРАЦИИ УТРАЧЕННЫХ КОСТНЫХ ТКАНЕЙ
П.В. Смирнова1, И.В. Смирнов1, А.Ю. Тетерина1, В.В. Минайчев2, И.С. Фадеева2, В.С. Комлев1
1 ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. АА. Байкова РАН, Москва, Россия
2 ФГБУН Институт теоретической
и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, Россия
e-mail: smirnova-imet@mail.ru
Ключевые слова: фосфаты кальция, коллагеновый ма-трикс, деминерализованный костный матрикс, регенеративная медицина, биоминерализация.
Развитие направления создания биоматериалов выводит в настоящее время на первый план, так называемый регенерационный подход, в котором акцент делается не на замещение дефекта имплантатом с подходящими механическими характеристиками, а на быструю биодеградацию материала и замену его формируемой самим организмом костной тканью [1]. Таким образом, на первое место у таких материалов выходят их биологические и физико-химические свойства, которые существенно зависят от способа их получения [2, 3].
В данной работе был разработан метод осаждения фосфатов кальция на деминерализованные костные матриксы с регулируемым фазовым составом. Покрытия на основе октакальциевого фосфата и дикальцийфосфат дигидрата получали биомиметическим методом в буферных растворах. Было проанализировано влияние условий получения (температура, состав, концентрация, рН) на структуру и свойства полученных материалов. Изучены характеристики покрытий на основе дикальцийфосфат дигидрата
и октакальциевого фосфата и подобран оптимальный метод получения. Разработанные подходы позволяют получить высокоэффективный материал для замещения дефектов костной ткани с выраженными биологическими свойствами. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект No 22-73-00215 «Биоинсперированные минерал-полимерные материалы для направленной регенерации костной ткани»).
Литература:
1. Lopa S., Madry H. Tissue engineering Part A. — 2014. — Т. 20. — № . 15-16. — С. 2052-2076.
2. Mishra R., Bishop, T., Valerio, I. L., Fisher, J. P., Dean, D. Regenerative medicine. — 2016. — Т. 11. — № . 6. — С. 571-587.
3. Winkler T., Sass F.A., Duda G.N., Schmidt-Bleek K. Bone & joint research. — 2018. — Т. 7. — № . 3. — С. 232-243.
МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ СИНТЕТИЧЕСКИХ НАНОВОЛОКОН АМИНОВЫМ ПЛАЗМЕННЫМ ПОКРЫТИЕМ, ПОВЫШАЮЩИХ ЭНДОТЕЛИЗАЦИЮ СОСУДИСТЫХ СТЕНТОВ
А.О. Соловьева1, А.М. Манахов1
1 НИИКЭЛ - филиал ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия
e-mail: solovevaao@gmail.com
Ключевые слова: эндотелизация сосудистых стентов, аминовые покрытия, биодеградируемые полимерные скаффолды.
Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире. Одним из эффективных терапевтических подходов к терапии сосудистых окклюзий, вызывающих критическую ишемию является шунтирование. Однако, одной из значимых проблем сосудистых имплантов является поздний тромбоз, что приводит к рецидиву окклюзии.
Биорезорбируемые скаффолды имеют существенные преимущества по сравнению со стальными, демонстрируют более низкий риск поздних тромбозов и отсутствие вероятности переломов из-за износа и повторяющихся механических нагрузок. Сосудистые протезы, изготовленные из синтетических биоразлагаемых полимеров, обладают хорошими механическими свойствами, но часто имеют плохой регенеративный потенциал. Одним из перспективных решений данной проблемы является полное закрытие внутренней поверхности им-планта полноценными функциональными аутологичны-ми эндотелиальными клетками. Заселение внутренней поверхности импланта эндотелиальными клетками обеспечивает адеватное высвобождения факторов, регулирующих тромбогенез/фибринолиз и активацию и(или) ингибирование тромбоцитов эффективно повышает проходимость импланта [1]. В результате образуется сосудистый эндотелий, который может сохранять антитромбо-тические свойства и ингибировать гиперплазию интимы.
В нашей работе был разработан метод поверхностной модификации поликапролактоновых нановолокон аминогруппами для повышения адгезии, выживаемостии пролиферативной активности эндотелиальных клеток. Былиотработаны режимы осаждения тонких плазменных полимеров, содержащих NH2 группы в зависимости от напряжения (от 30 до 60 W) и режима нанесения (постоянный или импульсный разряд). Клетки, посаженные на скаффолд оценивались при помощи окрашиванием
