Preview

Трансляционная медицина

Расширенный поиск

Биосовместимость скаффолдов из смесей и сополимеров поликапролактона и полимолочной кислоты в тестах с мезенхимальными стволовыми клетками

https://doi.org/10.18705/2311-4495-2021-8-5-38-49

Полный текст:

Аннотация

Актуальность. Биодеградируемые полимеры являются одной из наиболее перспективных групп материалов, пригодных для создания тканеинженерных конструкций. Высокий интерес к биополимерам связан с возможностью создания, за счет использования смесей и сополимеров, скаффолдов с заданными свойствами. При тестировании создаваемых материалов базовым является определение ключевых параметров биосовместимости.

Цель. В тестах in vitro с мезенхимальными стволовыми клетками человека провести сравнительную оценку биосовместимых свойств биополимерных скаффолдов, изготовленных из поликапролактона, полимолочной кислоты, их смесей и сополимеров методом электроспиннинга.

Материалы и методы. При сокультивировании с мезенхимальными стволовыми клетками человека были оценены адгезионные свойства и параметры цитотоксичности скаффолдов, изготовленных из поликапролактона, полимолочной кислоты, сополимера L- и D- изоформ молочной кислоты, смесей поликапролактона и полимолочной кислоты и поликапролактона и полигликолевой кислоты, сополимеров поликапролактона и полимолочной кислоты и поликапролактона и полимолочной кислоты с добавлением полигликолевой кислоты.

Результаты. После сокультивации наибольшее количество распластанных веретеновидных МСК на поверхности было на полимерах, содержащих полигликолевую кислоту. Кроме того, на поверхности сополимера с полигликолевой кислотой клетки имели наиболее близкую к контролю морфологию. Меньше всего живых клеток было обнаружено на поверхности скаффолдов из полимолочной кислоты, больше всего — на поверхности образцов из смеси поликапролактона и полимолочной кислоты.

Заключение. Наилучшими адгезионными свойствами в экспериментах с мезенхимальными стволовыми клетками человека обладали биодеградируемые полимеры с добавлением полигликолевой кислоты.

Об авторах

А. И. Мишанин
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Мишанин Александр Игоревич, младший научный сотрудник, Группа генно-клеточной инженерии, Институт молекулярной биологии и генетики

Санкт-Петербург

 



А. Н. Панина
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Панина Алиса Николаевна, аспирант, Институт молекулярной биологии и генетики

Санкт-Петербург



Е. Н. Больбасов
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Россия

Больбасов Евгений Николаевич, кандидат технических наук, научный сотрудник

Томск



С. И. Твердохлебов
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Россия

Твердохлебов Сергей Иванович, кандидат физтко-математических наук доцент, руководитель лаборатории

Томск



А. С. Головкин
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Головкин Алексей Сергеевич, доктор медицинских наук, руководитель группы генно-клеточной инженерии

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341



Список литературы

1. Williams DF. There is no such thing as a biocompatible material. Biomaterials. 2014; 35(38): 10009– 14. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.08.035.

2. Khademhosseini A, Langer R. A decade of progress in tissue engineering. Nat Protoc. 2016; 11(10): 1775–81. DOI: 10.1038/nprot.2016.123.

3. Place ES, Evans ND, Stevens MM. Complexity in biomaterials for tissue engineering. Nat Mater. 2009; 8(6): 457–70. DOI: 10.1038/nmat2441.

4. Santos AR, Ferreira BMP, Duek EAR, Dolder H, Wada MLF. Use of blends bioabsorbable poly(L-lactic acid)/ poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) as surfaces for Vero cell culture. Brazilian J Med Biol Res. 2005; 38(11): 1623–32. DOI: 10.1590/s0100-879x2005001100009.

5. Ulery BD, Nair LS, Laurencin CT. Biomedical applications of biodegradable polymers. J Polym Sci Part B Polym Phys. 2011 Jun; 49(12): 832–64. DOI: 10.1002/polb.22259.

6. Tesfamariam B. Bioresorbable vascular scaffolds : Biodegradation , drug delivery and vascular remodeling. Pharmacol Res. 2016; 107: 163–71. DOI: 10.1016/j.phrs.2016.03.020.

7. Katz AR, Turner RJ. Evaluation of tensile and absorption properties of polyglycolic acid sutures. Surg Gynecol Obstet. 1970; 131(4): 701–16.

8. Ueda H, Tabata Y. Polyhydroxyalkanonate derivatives in current clinical applications and trials. Adv Drug Deliv Rev. 2003; 55(4): 501–18. DOI: 10.1016/s0169-409x(03)00037-1.

9. Sell SA, McClure MJ, Garg K, Wolfe PS, Bowlin GL. Electrospinning of collagen/biopolymers for regenerative medicine and cardiovascular tissue engineering. Adv Drug Deliv Rev. 2009; 61(12): 1007–19. DOI: 10.1016/j.addr.2009.07.012.

10. Викнянщук А.Н., Мишанин А.И., Твердохлебов С.И. и др. Подходы к тестированию биоматериалов с позиции современной парадигмы биосовместимости. Трансляционная медицина. 2017; 4(1): 29–40. DOI: 10.18705/2311-4495-2017-4-1-29-40.

11. Tsaryk R, Peters K, Unger RE, Feldmann M, HoffmannB,Heidenau F, et al.Improving cytocompatibility of Co28Cr6Mo by TiO2 coating: Gene expression study in human endothelial cells. J R Soc Interface. 2013; 10(86): 20130428. DOI: 10.1098/rsif.2013.0428.

12. Антонова Л.В.; Матвеева В.Г.; Борисов В.В. и др. Влияние различных вариантов модификации поверхности биодеградируемых пленочных матриксов на адгезию и жизнеспособность мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток. Бюллетень сибирской медицины. 2012; 4: 5–13. DOI: 10.20538/1682-0363-2012-4-5-12.

13. Alvim Valente C, Cesar Chagastelles P, Fontana Nicoletti N, Ramos Garcez G, Sgarioni B, Herrmann F, et al. Design and optimization of biocompatible polycaprolactone/poly (l-lactic-co-glycolic acid) scaffolds with and without microgrooves for tissue engineering applications. J Biomed Mater Res — Part A. 2018; 106(6): 1522–34. DOI: 10.1002/jbm.a.36355.

14. Potnis P. A., Tesfamariam B. WSC, Potnis PA, Tesfamariam B, Wood SC. Induction of nicotinamideadenine dinucleotide phosphate oxidase and apoptosis by biodegradable polymers in macrophages: implications for stents. J Cardiovasc Pharmacol . 2011; 57(6): 712–20. DOI: 10.1097/FJC.0b013e31821a4f1e.

15. Tsou CH, Kao BJ, Yang MC, Suen MC, Lee YH, Chen JC, et al. Biocompatibility and characterization of polylactic acid/styrene-ethylene-butylenestyrene composites. Biomed Mater Eng. 2015; 26(Suppl 1): S147– 54. DOI: 10.3233/BME-151300.

16. He Y, Pan Z, Ding JD. Effects of degradation media of polyester porous scaffolds on viability and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells. Acta Polym Sin. 2013; 58(6): 755–64. DOI: 10.3724/SP.J.1105.2013.12439.

17. Chen T, Zhou Y, Tan WS. Influence of lactic acid on the proliferation, metabolism, and differentiation of rabbit mesenchymal stem cells. Cell Biol Toxicol. 2009; 25(6): 573–86. DOI: 10.1007/s10565-008-9113-7.

18. Chen L, Bai Y, Liao G, Peng E, Wu B, Wang Y, et al. Electrospun Poly(L-lactide)/Poly(ε-caprolactone) Blend Nanofibrous Scaffold: Characterization and Biocompatibility with Human Adipose-Derived Stem Cells. PLoS One. 2013; 8(8):e71265. DOI: 10.1371/journal.pone.0071265.

19. Piechota-Polanczyk A, Jozkowicz A, Nowak W, EilenbergW, NeumayerC, Malinski T, et al. The Abdominal Aortic Aneurysm and Intraluminal Thrombus: Current Concepts of Development and Treatment. Front Cardiovasc Med. 2015; 2(19). DOI: 10.3389/fcvm.2015.00019.

20. Zhang C, Zhai T, Turng LS. Electrospinning of poly(lactic acid)/polycaprolactone blends: Investigation of the governing parameters and biocompatibility. J Polym Eng. 2018; 38(4): 409–17. DOI: 10.1515/polyeng-2017-0194.

21. Tsou CH, Yao WH, Lu YC, Tsou CY, Wu CS, Chen J, et al. Antibacterial property and cytotoxicity of a poly(lactic acid)/nanosilver-doped multiwall carbon nanotube nanocomposite. Polymers (Basel). 2017; 9(3): 1–13. DOI: 10.3390/polym9030100

22. Li RY, Liu ZG, Liu HQ, Chen L, Liu JF, Pan YH. Evaluation of biocompatibility and toxicity of biodegradable poly (DL-lactic acid) films. Am J Transl Res. 2015; 7(8): 1357–70.

23. Más BA, De Luna Freire DC, De Melo Cattani SM, Motta AC, Barbo MLP, De Rezende Duek EA. Biological Evaluation of PLDLA Polymer Synthesized as Construct on Bone Tissue Engineering Application. Mater Res. 2016; 19(2): 300–7. DOI: 10.1590/1980-5373-MR-2015-0559.

24. Santos Jr. AR. Tissue Engineering: Bioresorbable Polymers for Tissue Engineering. 2010; 225–46. Daniel Eberli (Ed.), ISBN: 978-953-307-079-7, InTech, DOI: 10.5772/8580.

25. Jiménez N, Krouwer VJD, Post JA. A new, rapid and reproducible method to obtain high quality endothelium in vitro. Cytotechnology. 2013; 65(1): 1–14. DOI: 10.1007/s10616-012-9459-9.

26. Biggs MJP, Fernandez M, Thomas D, Cooper R, Palma M, Liao J, et al. The Functional Response of Mesenchymal Stem Cells to Electron-Beam Patterned Elastomeric Surfaces Presenting Micrometer to Nanoscale Heterogeneous Rigidity. Adv Mater. 2017; 29(39). DOI: 10.1002/adma.201702119.


Рецензия

Для цитирования:


Мишанин А.И., Панина А.Н., Больбасов Е.Н., Твердохлебов С.И., Головкин А.С. Биосовместимость скаффолдов из смесей и сополимеров поликапролактона и полимолочной кислоты в тестах с мезенхимальными стволовыми клетками. Трансляционная медицина. 2021;8(5):38-49. https://doi.org/10.18705/2311-4495-2021-8-5-38-49

For citation:


Mishanin A.I., Panina A.N., Bolbasov E.N., Tverdokhlebov S.I., Golovkin A.S. Biocompatibility of electrospinning polycaprolactone, polylactic acid, their blends and copolymers scaffolds in in vitro tests if mesenchyme stem cells. Translational Medicine. 2021;8(5):38-49. (In Russ.) https://doi.org/10.18705/2311-4495-2021-8-5-38-49

Просмотров: 46


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2311-4495 (Print)
ISSN 2410-5155 (Online)