Оценка эксплуатационных свойств полимерных тканеинженерных матриксов на основе коллагена in vitro

Актуальность: Разработка и внедрение в медицинскую практику материалов, способных реструктурировать поврежденные ткани, является одним из перспективных направлений тканевой инженерии и регенеративной медицины.
Цель: Изучить физико-механические и химические свойства тканеинженерных матриксов на основе коллагена морского происхождения в сериях опытов in vitro.
Материал и методы: В качестве материала исследования выступили 2 опытных образца матриксов на основе коллагена морского происхождения: при изготовлении одного из них в качестве сшивающего агента применяли 10%-й глутаровый альдегид (1-я группа), при производстве второго был добавлен 10%-й глиоксаль (2-я группа). В качестве группы контроля выступил матрикс на основе коллагена крупного рогатого скота (3-я группа). Определяли степень деформации, сорбционную способность единицы массы и объёма, степень адгезии, рН. Статистическую обработку данных осуществляли при помощи ПО Statistica 13.0 Pro (Dell Software Comp., США).
Результаты: Степень деформации образцов 3-й группы была на 8,11% ниже, чем в 1-й группе (р=0,99), и на 31,88% ниже, чем во 2-й группе (р=0,0053). Сорбционная способность единицы массы в 3-й группе в 7,2 раза выше, чем в 1-й группе (р=0,0144) и в 18,22 раза выше, чем во 2-й группе (р=0,0001). Сорбционная способность единицы объёма в 3-й группе была в 4 раза выше, чем в 1-й группе (р=0,0102) и в 7,88 раз выше, чем во 2-й группе (р=0,0001). Степень адгезии образцов 1-й группы в 1,32 раза выше, чем во 2-й группе (р≥0,05), и в 1,09 раз выше, чем в 3-й группе (р≥0,05). Уровень рН образцов 3-й группы был в 1,12 раз выше, чем в 1-й группе (р≥0,05), и в 1,17 раз выше, чем во 2-й группе (р=0,0383).
Заключение: Таким образом, анализ эксплуатационных свойств выявил множество недостатков экспериментальных об- разцов с добавлением 10%-го глиоксаля, что дает убедительные доводы исключить данную группу из дальнейших этапов исследования. Образцы с добавлением 10%-го глутарового альдегида не уступают, а по некоторым показателя идентичны или превосходят манипуляционные показатели в группе контроля.

1. Vroman I, Tighzert L. Biodegradable polymers. Materials. 2009;2(2):307–344. https://doi.org/10.3390/ma2020307

2. Кусков А.Н., Адылина А.П., Тихонова Т.В., Пенкина Ю.А., Кухаренко А.В. Аналитическая химия: физико-химические методы анализа, электрохимические методы. Московский Политех; 2020.

3. Газетдинов Р.Р., Исламова Д.Г. Определение значений рН водных растворов методом потенциометрии. Заметки ученого. 2021;(11–1):198–200.

4. Панов А.А., Липатов В.А., Северинов Д.А., Денисов А.А., Мишустин В.Н. Сравнительная оценка эксплуатационных свойств кровоостанавливающих аппликационных имплантов. Человек и его здоровье. 2021;24(4):17–23. https://doi.org/10.21626/vestnik/2021-4/03

5. Лебедева А.И., Мараева Е.В. Основные тенденции создания композитных 3D-скаффолдов на основе поликапролактона и гидроксиапатита. Наука настоящего и будущего. 2021;1:98–101.

6. Егорихина М.Н., Алейник Д.Я., Рубцова Ю.П. и др. Скаффолд как искусственная ниша для мезенхимальных стволовых клеток. Гены и клетки. 2022;17(3):82–83.

7. Marolt Presen D, Traweger A, Gimona M, Redl H. Mesenchymal stromal cell-based bone regeneration therapies: from cell transplantation and tissue engineering to therapeutic secretomes and extracellular vesicles. Front Bioeng Biotechnol. 2019;7:352. PMID: 31828066. PMCID: PMC6890555. https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00352

8. Курков А.В., Гуллер А.Е., Истранов Л.П. и др. Структурные и механические особенности, биосовместимость, биодеградация и тканевая реакция на имплантацию коллагеновых скаффолдов для тканевой инженерии. Гены и клетки. 2019;14(S):132.

9. Sundar G, Joseph J, C P, John A, Abraham A. Natural collagen bioscaffolds for skin tissue engineering strategies in burns: a critical review. International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials. 2021;70(9):593–604. https://doi.org/10.1080/00914037.2020.1740991

10. Файзуллин А.Л., Шехтер А.Б., Истранов Л.П. и др. Биорезорбируемые коллагеновые материалы в хирургии: 50 лет успеха. Сеченовский вестник. 2020;11(1):59–70. https:// doi.org/10.47093/2218-7332.2020.11.1.59-70

11. Murphy CM, Haugh MG, O’Brien FJ. The effect of mean pore size on cell attachment, proliferation and migration in collagen-glycosaminoglycan scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials. 2010;31(3):461–466. PMID: 19819008. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.09.063

12. Badylak SF, Freytes DO, Gilbert TW. Extracellular matrix as a biological scaffold material: structure and function. Acta Biomater. 2009;5(1):1–13. PMID: 18938117. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2008.09.013

13. Derwin KA, Baker AR, Spragg RK, Leigh DR, Iannotti JP. Commercial extracellular matrix scaffolds for rotator cuff tendon repair. Biomechanical, biochemical, and cellular properties. J Bone Joint Surg Am. 2006;88(12):2665–2672. PMID: 17142417. https:// doi.org/10.2106/JBJS.E.01307

14. Liu B, Tan XY, Liu YP, et al. The adjuvant use of stromal vascular fraction and platelet-rich fibrin for autologous adipose tissue transplantation. Tissue Eng Part C Methods. 2013;19(1):1–14. PMID: 22681647. https://doi.org/10.1089/ten.TEC.2012.0126

15. Brown B, Lindberg K, Reing J, Stolz DB, Badylak SF. The basement membrane component of biologic scaffolds derived from extracellular matrix. Tissue Eng. 2006;12(3):519–526. PMID: 16579685. https://doi.org/10.1089/ten.2006.12.519

16. Поляков А. В., Богданов С. Б., Марченко Д. Н. К вопросу о лечении донорских ран с использованием клеточных технологий и вакуумной терапии. Инновационная медицина Кубани. 2018.;4(12):34–38

17. Коткас, И. Е., Земляной В. П. Оценка улучшения регенераторной способности печеночной ткани при использовании клеточных технологий после выполнения резекции печени. Инновационная медицина Кубани. 2020;№ 2(18): 51–56. https://doi.org/10.35401/2500-0268-2020-18-2-51-56

18. Мелконян К. И., Русинова Т. В., Асякина А. С. Разработка и экспериментальное обоснование использования ацеллюлярного дермального матрикса для герниопластики передней брюшной стенки. Инновационная медицина Кубани. 2023;8(3):71–79. https:// doi.org/10.35401/2541-9897-2023-26-3-71-79