Поиск биодеградируемого полимерного материала для реконструкции дефектов барабанной перепонки

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Биосовместимые полимерные матрицы широко исследуют в качестве материалов для реконструкции хронических перфораций барабанной перепонки.

Цель — изучить общую и местную токсичность, механизм биодеградации и характер биосовместимости образцов двухслойных полимерных пленок на основе хитозана и гиалуроновой кислоты.

Материал и методы. В данном исследовании бислойные полимерные пленки были приготовлены методом полива с помощью растворов хитозана (ХТЗ) с молекулярной массой 500 и 900 кДа (ХТЗ500 и ХТЗ900 соответственно) и гиалуроновой кислоты (ГК) с молекулярной массой 1300 кДа. Образцы подвергали обработке при 100 °C в течение 5 мин (отмечены символом t). Токсичность, скорость биодеградации и биосовместимость материала оценивали на 20 крысах Вистар массой 220–240 г. Крыс наблюдали на 7, 14, 30 и 50-й день после подкожной имплантации.

Результаты. В течение постимплантационного периода не отмечено острой токсичности, септического или аллергического воспаления, а также рубцевания окружающих тканей. Скорость биодеградации снижалась в следующем порядке: ХТЗ500_ГК (без t) ≥ ХТЗ900_ГК (без t) > ХТЗ500_ГК (t) > ХТЗ900_ГК (t). Исследование демонстрирует влияние молекулярной массы хитозана и термической обработки на скорость и процесс биодеградации полимерного имплантата, а также тип реактивной пролиферации соединительной ткани.

Заключение. Полученные результаты подтверждают необходимость проведения дальнейших доклинических исследований образцов полимерной пленки с целью разработки матриц для задач тимпанопластики.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Мария Юрьевна Науменко

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: naumenkomyu@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-8053-6381
Россия, Санкт-Петербург

Петр Петрович Снетков

Национальный исследовательский университет ИТМО; Институт высокомолекулярных соединений; Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии

Email: ppsnetkov@itmo.ru
ORCID iD: 0000-0001-9949-5709
SPIN-код: 2951-3791
Scopus Author ID: 57205168040

канд. тех. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Светлана Анатольевна Морозкина

Национальный исследовательский университет ИТМО; Институт высокомолекулярных соединений; Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии

Email: morozkina.svetlana@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0122-0251
SPIN-код: 3215-0328
Scopus Author ID: 6507035544
ResearcherId: M-1252-2013

канд. хим. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Анна Николаевна Бервинова

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: anna.bervinova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2898-4916

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Галина Юрьевна Юкина

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: pipson@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-8888-4135

канд. биол. наук. доцент

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Григорьевич Журавский

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: s.jour@mail.ru
Scopus Author ID: 8244733500

д-р мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Jumaily M., Franco J., Gallogly J.A., et al. Butterfly cartilage tympanoplasty outcomes: A single-institution experience and literature review // Am J Otolaryngol. 2018. Vol. 39, N 4. P. 396–400. doi: 10.1016/j.amjoto.2018.03.029
  2. Ghanad I., Polanik M.D., Trakimas D.R., et al. A systematic review of nonautologous graft materials used in human tympanoplasty // Laryngoscope. 2021. Vol. 131, N 2. P. 392–400. doi: 10.1002/lary.28914
  3. Boedts D., De Cock M., Andries L., Marquet J. A scanning electron-microscopic study of different tympanic grafts // Am J Otol. 1990. Vol. 11, N 4. P. 274–277.
  4. Johnson F. Polyvinyl in tympanic membrane perforations // Arch Otolaryngol. 1967. Vol. 86, N 2. P. 152–155. doi: 10.1001/archotol.1967.00760050154005
  5. Jang C.H., Kim W., Moon C., Kim G. Bioprinted collagen-based cell-laden scaffold with growth factors for tympanic membrane regeneration in chronic perforation model // IEEE Trans Nanobioscience. 2022. Vol. 21, N 3. P. 370–379. doi: 10.1109/TNB.2021.3085599
  6. Jang C.H., Cho Y.B., Yeo M., et al. Regeneration of chronic tympanic membrane perforation using 3D collagen with topical umbilical cord serum // Int J Biol Macromol. 2013. Vol. 62. P. 232–240. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2013.08.049
  7. Teh B.M., Marano R.J., Shen Y., et al. Tissue engineering of the tympanic membrane // Tissue Eng Part B Rev. 2013. Vol. 19, N 2. P. 116–132. doi: 10.1089/ten.TEB.2012.0389
  8. Riccardo A.A. Muzzarelli. Chitins and chitosans for the repair of wounded skin, nerve, cartilage and bone // Carbohydrate Polymers. 2009. Vol. 72, N 2. P. 167–182. doi: 10.1016/j.carbpol.2008.11.002
  9. Николаева Е.Д. Биополимеры для клеточной и тканевой инженерии // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: биология. 2014. Т. 7, № 2. С. 222–233. EDN: STXVIP
  10. Kim I.Y., Seo S.J., Moon H.S., et al. Chitosan and its derivatives for tissue engineering applications // Biotechnol Adv. 2008. Vol. 26, N 1. P. 1–21. doi: 10.1016/j.biotechadv.2007.07.009
  11. Okamoto Y., Watanabe M., Miyatake K., et al. Effects of chitin/chitosan and their oligomers/monomers on migrations of fibroblasts and vascular endothelium // Biomaterials. 2002. Vol. 23, N 9. P. 1975–1979. doi: 10.1016/s0142-9612(01)00324-6
  12. Khor E., Lim L.Y. Implantable applications of chitin and chitosan // Biomaterials. 2003. Vol. 24, N 13. P. 2339–2349. doi: 10.1016/S0142-9612(03)00026-7
  13. Mori T., Okumura M., Matsuura M., et al. Effects of chitin and its derivatives on the proliferation and cytokine production of fibroblasts in vitro // Biomaterials. 1997. Vol. 18, N 13. P. 947–951. doi: 10.1016/s0142-9612(97)00017-3
  14. Teh B.M., Shen Y., Friedland P.L., et al. A review on the use of hyaluronic acid in tympanic membrane wound healing // Expert Opin Biol Ther. 2012. Vol. 12, N 1. P. 23–36. doi: 10.1517/14712598.2012.634792
  15. Chen L.H., Xue J.F., Zheng Z.Y., et al. Hyaluronic acid, an efficient biomacromolecule for treatment of inflammatory skin and joint diseases: A review of recent developments and critical appraisal of preclinical and clinical investigations // Int J Biol Macromol. 2018. Vol. 116. P. 572–584. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.05.068
  16. Vigani B., Rossi S., Sandri G., et al. Hyaluronic acid and chitosan-based nanosystems: a new dressing generation for wound care // Expert Opin Drug Deliv. 2019. Vol. 16, N 7. P. 715–740. doi: 10.1080/17425247.2019.1634051
  17. Shi C., Zhu Y., Ran X., et al. Therapeutic potential of chitosan and its derivatives in regenerative medicine // J Surg Res. 2006. Vol. 133, N 2. P. 185–192. doi: 10.1016/j.jss.2005.12.013
  18. Kim J., Kim S.W., Choi S.J., et al. A healing method of tympanic membrane perforations using three-dimensional porous chitosan scaffolds // Tissue Eng Part A. 2011. Vol. 17, N 21–22. P. 2763–2772. doi: 10.1089/ten.TEA.2010.0533
  19. Gribinichenko T.N., Uspenskaya M.V., Snetkov P.P., et al. Bi-layered films based on sodium hyaluronate and chitosan as materials for ENT surgery // IECBES. 2022. P. 338–343. doi: 10.1109/IECBES54088.2022.10079697
  20. Naumenko M., Snetkov P., Gribinichenko T., et al. In vivo biocompatibility and biodegradability of bilayer films based on hyaluronic acid and chitosan for ear, nose and throat surgery // Eng Proc. 2023. Vol. 56, N 1. P. 32. doi: 10.3390/ASEC2023-15260
  21. Струков А.И., Кауфман О.Я. Гранулематозное воспаление и гранулематозные болезни. Москва: Медицина, 1989. 184 с.
  22. Юкина Г.Ю., Журавский С.Г., Крыжановская Е.А., Томсон В.В. Реакция интерстициальных макрофагов и тучных клеток легких крыс на парентеральное введение наночастиц диоксида кремния // Вопросы морфологии XXI века. 2018. С. 282–284. doi: 10.17513/mjpfi.13003
  23. Попрядухин П.В., Юкина Г.Ю., Добровольская И.П. Клеточные основы биорезорбции пористой 3d-матрицы на основе хитозана // Цитология. 2019. Т. 61, № 7. С. 556–563. EDN: DJYPSM doi: 10.1134/S0041377119070071

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Динамика изменения веса животных в ходе эксперимента. ХТЗ — хитозан; ГК — гиалуроновая кислота

Скачать (175KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зона имплантации на 3-й день послеоперационного периода. Имплантация полимерной пленки из ХТЗ900_ГК (без t). Воспроизведено из статьи [20] с разрешения издательства MDPI, 2023

Скачать (117KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Динамика отека зоны имплантации. ХТЗ — хитозан; ГК — гиалуроновая кислота

Скачать (152KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Участок имплантации (a) и вид матрицы в состоянии набухания (b) на этапе фиксации к 50-му дню наблюдения. Образец пленки ХТЗ 900_ГК (t). Макропрепараты: а — увеличение ×2; b — увеличение ×4. Воспроизведено из статьи [20] с разрешения издательства MDPI, 2023

Скачать (122KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Образцы материала из хитозана с молекулярной массой 500 кДа и гиалуроновой кислоты. 50-й день имплантации. Окрашивание по методу Маллори. ×200: a — без термообработки; фрагменты матрицы (указано стрелками), фибробласты в зоне биодеградации; b — с термообработкой; фрагменты материала матрицы (указано стрелками)

Скачать (312KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Образцы материалов из хитозана с молекулярной массой 900 кДа и гиалуроновой кислоты. 50-й день имплантации. Зона распада матрицы и периимплантационной капсулы. Окрашивание по методу Маллори. ×100: a — без термообработки; b — с термообработкой

Скачать (286KB)
Метаданные