N.N. Priorov Journal of Traumatology and OrthopedicsN.N. Priorov Journal of Traumatology and OrthopedicsВестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова0869-86782658-6738Eco-Vector4768110.17816/vto201522128-34ArticlesСтатьиResearch ArticleIn Vitro Evaluation of the Composite Alginate - Calcium Phosphate Materials for Prototyping Technologies in Bone Defects SubstitutionОценка композиционных материалов состава альгинат - фосфаты кальция, предназначенных для использования в технологиях прототипирования, при замещении костных дефектов in vitroSergeevaN. SСергееваНаталья Сергеевна

доктор биол. наук, проф., рук. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена», проф. каф. биологии педиатрического факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова; Тел. +7 (495) 945-74-15

prognoz.06@mail.ruKomlevV. SКомлевВ. С

доктор техн. наук, вед. науч. сотр. лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН

SviridovaI. KСвиридоваИ. К

канд. биол. наук, старший науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена

KirsanovaV. AКирсановаВ. А

канд. биол. наук, науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена

AkhmedovaS. AАхмедоваС. А

канд. биол. наук, науч. сотр.

KuvshinovaE. AКувшиноваЕ. А

мл. науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена

FedotovA. YuФедотовА. Ю

канд. техн. наук, старший науч. сотр. лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН

TeterinaA. YuТетеринаА. Ю

аспирант лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН

BarinovS. MБариновС. М

доктор техн. наук, проф., член-корр. РАН, зам. директора по науке ИМЕТ РАН

P. A. Gertsen Moscow Research Oncology InstituteФГБУ «Федеральный медицинский исследовательский центр им. П.А. Герцена» Минздрава РоссииA. A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Moscow, RussiaФГБУН «Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова» РАН, Москва, РФ15032015221NO1 (2015)ТОМ 22, №1 (2015)283420102020Copyright ©; 2015, Eco-VectorCopyright ©; 2015, ООО "Эко-Вектор"2015Eco-VectorООО "Эко-Вектор"https://journals.eco-vector.com/0869-8678/article/view/47681

Porous granular composite biomaterials based on sodium alginate and calcium phosphate component: 1% sodium alginate; sodium alginate with gelatin (80/20); calcium phosphate ceramics (CHA, TCP and OCP) and composite materials alginate/CHA, alginate/TCP, alginate/OCP, alginate/gelatin (80/20)/TCP and alginate/TCP/CHA/OCP were investigated for cytotoxicity and matrix (for cells) properties in dynamics of cultivation (up to 21 days). Two adhesive cell lines - immortalized human fibroblasts (HF, strain 1608 hTERT) and human osteosarcoma (MG-63) were used for in vitro MTT assay. OCP material showed its cytotoxicity while all its composites possessed weak matrix properties. For further research on the development of prototyping technologies 3 samples of composite materials were selected: alginate/CHA, alginate/TCP and alginate/gelatin (80/20)/TCP that are characterized by cytocompatibity and the presence of either expressed or moderate matrix properties of the surface for cells.

На модели двух адгезионных клеточных линий - иммортализованных фибробластов человека (ФЧ, штамм 1608 hTERT) и остеосаркомы человека (MG-63) in vitro в динамике культивирования (до 21 сут) с помощью МТТ-теста изучены цитосовместимость и матриксные (для клеток) свойства образцов гранулированных пористых композиционных биоматериалов состава альгинат натрия - фосфаты кальция и их составляющих, синтезированных и охарактеризованных в ИМЕТ РАН: 1 % альгината натрия; композита альгинат натрия/желатин (80/20); кальцийфосфатной керамики (КГА, ТКФ и ОКФ) и композиционных материалов составов альгинат/КГА, альгинат/ТКФ, альгинат/ОКФ, альгинат/желатин/ТКФ и альгинат/ТКФ/КГА/ОКФ. ОКФ оказался цитотоксичным, а композиты, в состав которых он входил, обладали слабыми матриксными свойствами. Для дальнейших исследований по разработке технологий прототипирования отобраны 3 образца композиционных материалов составов альгинат/КГА, альгинат/ТКФ, альгинат/желатин/ТКФ, характеризующиеся цитосовместимостью и наличием выраженных или умеренных матриксных для клеток свойств поверхности.

osteoplastic materialsalginate - calcium phosphates composite materialsin vitro studiescytocompatibitymatrix propertiesматериалы для остеопластикикомпозиционные материалы состава альгинат - фосфаты кальцияисследования in vitroцитосовместимостьматриксные свойстваRodriguez Garcia M., Naves Diaz M., Cannata Andia J.B. Bone metabolism, vascular calcifications and mortality: Associations beyond mere coincidence. J. Nephrol. 2005; 18 (4): 458-63.Fu K., Xu Q., Czernuszka J., Triffitt J.T., Xia Z. Characterization of a biodegradable coralline hydroxyapatite/calcium carbonate composite and its clinical implementation. Biomed. Mater. 2013; 8 (6): 065007.Venkatesan J., Kim Se-K. Marine Biomaterials. In: Kim Se.-K. ed. Springer Handbook of Marine Biotechnology. Heidelberg-Berlin: Springer; 2015: 3-19.Gelinsky M. Mineralised collagen as biomaterial and matrix for bone tissue engineering. In: Meyer U., Meyer Th., Handschel J., Wiesmann H.-P., eds. Fundamentals of tissue engineering and regenerative medicine. Heidelberg-Berlin: Springer; 2009: 485-93.Serino G., Rao W., Iezzi G., Piattelli A. Polylactide and polyglycolide sponge used in human extraction sockets: bone formation following 3 months after its application. Clin. Oral. Implants Res. 2008; 19 (1): 26-31.Samavedi S., Whittington A.R., Goldstein A.S. Calcium phosphate ceramics in bone tissue engineering: A review of properties and their influence on cell behavior. Acta Biomater. 2013; 9 (9): 8037-45.Hench L.L. Bioceramics: From concept to clinic. J. Am. Ceram. 1991; 74: 1487-1510.Саркисов П.Д., Михайленко Н.Ю., Хавала В.М. Биологическая активность материалов на основе стекла и систаллов. Стекло и керамика. 1993; 9: 10.Sariibrahimoglu K., Leeuwenburgh S.C., Wolke J.G., Yubao L., Jansen J.A. Effect of calcium carbonate on hardening, physicochemical properties, and in vitro degradation of injectable calcium phosphate cements. J. Biomed. Mater. Res. A. 2012; 3: 712-9.Suzuki O. Octacalcium phosphate (OCP)-based bone substitute materials. Japanese Dental Science Review. 2013; 49: 58-71.Sun J., Tan H. Alginate-based biomaterials for regenerative medicine applications. Materials. 2013; 6: 1285-1309.Kundu J., Pati F., Shim J.-H., Cho D.-W. Rapid prototyping technology for bone regeneration. Principles and Applications. Sawston, Cambridge: Woodhead Publ.; 2014: 254-84.Komlev V.S., Barinov S.M., Koplik E.V. A method to fabricate porous spherical hydroxyapatite granules intended for time-controlled drug release. Biomaterials. 2002; 23: 3449-54.Komlev V.S., Barinov S.M., Bozo I.I. Deev R.V., Eremin I.I., Fedotov A.Y. et al. Bioceramics composed of octacalcium phosphate demonstrate enhanced biological behaviour. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014; 6 (19): 16610-20.Mossman T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays.J. Immunol. Methods. 1983; 65: 55-63.