Geum.ru

Программа фундаментальных исследований Президиума ран

Вид материалаПрограмма

Содержание


Исследование резорбции матричных материалов на основе хитина и его производных в качестве субстрата для культивирования клеток,
Подобный материал:
1   ...   29   30   31   32   33   34   35   36   ...   72

^ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОРБЦИИ МАТРИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ХИТИНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ В КАЧЕСТВЕ СУБСТРАТА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ С ЦЕЛЬЮ ЗАЖИВЛЕНИЯ РАН




Е.Ф. Панарин1), Г.П. Пинаев2), М.И. Блинова2), Н.М. Юдинцева2), А.С. Власов2),

Т.В. Серговская2),В.Ф. Синицина2), Л.А. Нудьга1), В.А. Петрова1), Г.М. Михайлов1),

М.Ф. Лебедева1), А.М. Бочек 1)

1)Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-Петербург
2)Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург


Интенсивное развитие клеточных технологий, применяемых в новой области медицины - регенеративной медицине, требует разработки новых материалов, которые могут служить субстратами для культивируемых клеток. Обязательным условием для таких материалов является их резорбция при имплантации в организм соответствующих клеточных продуктов.

Целью настоящей работы является изучение резорбции матричных материалов на основе хитина и его производных в процессе заживления ран в результате трансплантации в модельную рану лабораторных животных фибробластов кожи человека, культивируемых на указанных матрицах. Состав матриц и способы их приготовления были разработаны на основании предыдущих исследований полученных матриц в процессе выращивания на них клеток кожи человека – фибробластов и кератиноцитов. Были испытаны 3 пленочные, 2 губчатые матрицы и 1 образец тканой матрицы.

О состоянии матричных материалов, на которых культивировались клетки, и процессе заживления судили по гистологическому анализу биоптатов регенерирующей ткани, забираемых через 10 и 15 дней после трансплантации. Контрольными служили раны, в которые трансплантировали матричные материалы без клеток («трансплантат без клеток»). Общий контроль ко всем вариантам был представлен «острой раной» без трансплантатов, где процессы восстановления и новообразования дермы проходили естественным путем. Дополнительно проверяли резорбцию указанных матриц в условиях in vitro в процессе культивирования на них клеток в течение 35 дней.

В результате испытаний установлено следующее.

- В процессе культивирования клеток на всех опытных образцах в условиях in vitro в течение 35 суток не отмечено никакой резорбции матричных материалов.

- В опытных вариантах с пленками и в контроле «трансплантат без клеток» на сроках 10 и 15 сут. следов пленочных матриц в ране не сохранилось и не обнаружено в биоптате, то есть они полностью резорбировали в организме. В одном из опытных вариантов трансплантата «клетки на губке» через 10 сут. в биоптате сохранилась часть матричного материала.

- В опытном варианте трансплантата «клетки на тканой матрице» и в соответствующем контроле «трансплантат без клеток» в биоптате через 10 сут. сохранялась часть матрицы, на сроке 15 сут. от матрицы оставались отдельные волокна, что говорит о ее неполной резорбции в течение этого срока.

- Процессы ангио - и миогенеза в опытных вариантах протекают уже на ранних сроках (10 сут.) и усиливаются к 15-м суткам. Во всех опытных вариантах по сравнению с общим контролем (острая рана) отмечается слабое развитие воспалительных реакций. Это свидетельствует об отсутствии токсичности матричных материалов и о нормально идущих процессах восстановления дермы;

Таким образом, испытанные матрицы с культивированными на них дермальными фибробластами в течение 15 суток полностью или частично резорбируют в организме лабораторных животных. Использование в клинической практике разработанных материалов в качестве резорбируемых субстратов представляется перспективным, а разные формы их могут применяться в зависимости от назначения и необходимого срока резорбции.

Разработка биосинтетических нанокомпозитных материалов на основе фторсодержащего латекса и природных полимеров

Б.К. Гаврилюк1), Г.А. Давыдова1), А.В.Кнотько2), И.В. Савинцева1), И.И. Селезнева1)

1Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, г. Пущино
2Московский Государственный Университет, г. Москва


Одной из основных задач, решаемых при разработке биоинженерных систем, применяемых в различных областях медицины, является обеспечение требуемого уровня физико-химических характеристик материалов, их биосовместимости и биологической активности. Мы разработали новый подход к формированию структуры и обеспечению биологической активности композитных материалов, объединяющих преимущества синтетических и природных полимеров. Данный подход, заключающийся в использовании водных дисперсий синтетического фторсодержащего латекса, позволяет вводить в объем композитного материала природные макромолекулы и низкомолекулярные биорегуляторы без потери их биологической активности. Целью данной работы было изучение механизмов взаимодействия фторполимерного латекса с полисахаридами, выявление связи условий формирования композитных материалов с их структурой, физико-химическими характеристиками и биологической активностью.

Проведенное исследование показало, что анионные (альгинат натрия) и неионогенные (метилцеллюлоза) полисахариды оказывают сходное влияние на фазовое состояние латексно-полисахаридной дисперсии. При этом фазовый состав смеси и температурный режим сушки определяют процессы самоорганизации коллоидных систем и формирование структуры композитных материалов. Выявлены диапазоны концентраций латекса и полисахаридов и установлены температурные режимы, при которых происходит формирование цельных, однородных по толщине и структуре пленок. Анализ пиков поглощения в ИК-спектрах композитных материалов позволил установить основные типы межмолекулярных взаимодействий в исследуемых системах. Рентгеноструктурный анализ показал различный характер изменений надмолекулярной структуры материалов при введении способной к кристаллизации метилцеллюлозы и аморфного альгината натрия.

Показано, что изменение таких параметров как соотношение полисахарид/латекс и природа полисахарида позволяет управлять архитектурой и физико-химическими характеристиками композитных материалов. Введение гидрофильного полисахаридного компонента позволяет модифицировать пористость, парогазопроницаемость и сорбционную способность латексной матрицы, а также модифицировать гидрофильно-гидрофобные свойства поверхности композитных материалов. Определено соотношение компонентов, при которых формируются биосинтетические пленочные материалы, которые по своим физико-химическим характеристикам соответствуют требованиям, предъявляемым к современным раневым покрытиям. Проведенное исследование позволило установить изменение характеристик поверхности латекс-полисахаридных материалов с умеренно гидрофобных на сильно гидрофобные, которое вызвано выходом в раствор несвязанных с латексной матрицей полисахаридов. Показано, что композитные пленки поддерживают в течение 2 суток адгезию и распластывание субстратзависимых клеток млекопитающих, а на 3-4 сутки полностью теряют свои адгезтионные свойства и могут быть безболезненно удалены с поверхности раны. Разработанные биосинтетические композитные материалы могут быть рекомендованы к использованию в качестве раневых покрытий, предназначенных для лечения обширных и глубоких повреждений кожи, при которых необходимо использование культур клеток.


Работа выполнена при финансовой поддержке программы РАН «Фундаментальные науки – медицине» и контракта с Федеральным агентством по науке и инновациям №02.513.11.3090