МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БИОДЕГРАДАЦИИ И БИОСОВМЕСТИМОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА И ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. В разработке биоинженерных материалов, применяющихся в реконструктивной хирургии, ключевое значение имеет тканевой ответ на имплантируемое изделие. Современные возможности изменять условия синтеза позволяют получать из одного полимера материалы с различными свойствами биодеградации и биосовместимости.

Цель. Изучить патоморфологические особенности биодеградации комбинированных полимерных пленок на основе хитозана и гиалуроновой кислоты, полученных при варьировании технологического режима.

Материалы и методы. На 30 крысах Вистар (вес 200–220 г) проведена подкожная имплантация четырех образцов двухкомпонентных полимерных пленок, полученных из растворов хитозана с молекулярной массой 500 и 900 кДа и гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 1300 кДа с применением температурной обработки (100 °С × 5 мин). Характер биодеградации и биосовместимость оценивались на 60-е сутки с помощью гистологического анализа.

Результаты. Постимплантационный период показал отсутствие острой токсичности, септического и аллергического воспаления, а также грубой деформации ткани в ходе рубцевания. Отмечено, что биодеградация полиэлектролитного комплекса хитозан с гиалуроновой кислотой проходит через стадию одновременного набухания и самораспада матрицы. В ответ на это развивается реактивное воспаление асептического характера, без присутствия гигантских многоядерных клеток инородных тел. Результатом биосовместимости становятся два варианта роста соединительной ткани: с замещением всей толщи деградируемой матрицы и с формированием периимплантационной капсулы, четко отграничивающей имплантированный материал. Показано, что увеличение молекулярной массы хитозана и применение температурной обработки плёнки пролонгирует время биодеградации всей двухкомпонентной полисахаридной матрицы.

Заключение. В результате исследования выявлено, что изменение технологического режима является способом получения полимерных пленок с новым характером биодеградации. Молекулярная масса полимера и подбор технологических условий получения плёнок на основе полиэлектролитного комплекса хитозана и гиалуроновой кислоты становятся регуляторами скорости биодеградации полимерной матрицы в ткани-реципиенте. Это позволяет подстраиваться под конкретные клинические задачи по реконструкции зон замещения тканевых и органных дефектов, когда требуется ускорить или замедлить развитие соединительной ткани, вызвать восстановление естественной структуры.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Сергей Григорьевич Журавский

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: s.jour@mail.ru
SPIN-код: 5294-2096

доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории слуха и речи НИЦ 

ORCID: 0000-0002-5960-068Х

Россия

Галина Юрьевна Юкина

Первый Санкт-Петербургский медицинский универститет им. акад. И.П. Павлова

Email: pipson@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-8888-4135
SPIN-код: 2533-2084

доцент

Россия, Санкт-Петербург

Елена Геннадьевна Сухорукова

Первый Санкт-Петербургский медицинский универститет им. акад. И.П. Павлова

Email: len48@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-5521-7248
SPIN-код: 2115-9041
Россия, Санкт-Петербург

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

Светлана Николаевна Морозкина

«Национальный исследовательский университет ИТМО»; ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова".


Email: i_norik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0122-0251
SPIN-код: 3215-0328

канд. хим. наук, доцент, инженер научно-исследовательского центра биоинженерии мегафакультета фотоники

Россия, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, лит. А.; Нальчик, ул. Чернышевского, д. 173г

Петр Петрович Снетков

«Национальный исследовательский университет ИТМО»; ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова".

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

канд. тех. наук

Россия, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, лит. А.; Нальчик, ул. Чернышевского, д. 173г

Список литературы

  1. Valachová K., Šoltés L. Versatile use of chitosan and hyaluronan in medicine. Molecules. 2021; 26 (4): 1195. https://doi.org/10.3390/molecules26041195.
  2. Correia C.R., Moreira-Teixeira L.S., Moroni L., Reis R.L., van Blitterswijk C.A., Karperien M., Mano J.F. Chitosan scaffolds containing hyaluronic acid for cartilage tissue engineering. Tissue engineering. Part C, Methods. 2011; 17 (7): 717–730. https://doi.org/10.1089/ten.tec.2010.0467.
  3. Collins M.N., Birkinshaw C. Hyaluronic acid based scaffolds for tissue engineering--a review. Carbohydrate polymers. 2013; 92(2): 1262–1279. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.10.028.
  4. Muzzarelli R.A., Greco F., Busilacchi A., Sollazzo V., Gigante A. Chitosan, hyaluronan and chondroitin sulfate in tissue engineering for cartilage regeneration: a review. Carbohydrate polymers. 2012; 89(3): 723–739. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.04.057.
  5. Yasin A., Ren Y., Li J., Sheng Y., Cao C., Zhang K. Advances in hyaluronic acid for biomedical applications. Front Bioeng Biotechnol. 2022; 10: 910290. https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.910290.
  6. Di Mola A., Landi M.R., Massa A., D’Amora U., Guarino V. Hyaluronic acid in biomedical fields: new trends from chemistry to biomaterial applications. Int. J. Mol. Sci. 2022; 23 (22): 14372. https://doi.org/10.3390/ijms232214372.
  7. De Sousa V.R., da Cunha Santos A.M., de Sousa, B.V., de Araújo Neves G., de Lima Santana L.N., Menezes R.R. A review on chitosan’s uses as biomaterial: tissue engineering, drug delivery systems and cancer treatment. Materials. 2020; 13 (21): 4995. https://doi.org/10.3390/ma13214995.
  8. Shi C., Zhu Y., Ran X., Wang M., Su Y., Cheng T. Therapeutic potential of chitosan and its derivatives in regenerative medicine. J. Surg. Res. 2006; 133 (2): 185-192. https://doi.org/10.1016/j.jss.2005.12.013.
  9. Pratiwi A.R., Yuliati A., Soepribadi I., Ariani M.D. Application of chitosan scaffolds on vascular endothelial growth factor and fibroblast growth factor 2 expressions in tissue engineering principles. Dental Journal: Majalah Kedokteran Gigi. 2015; 48 (4): 213-216. https://doi.org/10.20473/j.djmkg.v48.i4.p213-216.
  10. Feng P., Luo Y., Ke C., Qiu H., Wang W., Zhu Y., Hou R., Xu L., Wu S. Chitosan-based functional materials for skin wound repair: mechanisms and applications. Front Bioeng Biotechnol. 2021; 9: 650598. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.650598.
  11. Fakhari A., Berkland C. Applications and emerging trends of hyaluronic acid in tissue engineering, as a dermal filler and in osteoarthritis treatment. Acta Biomater. 2013; 9 (7):7081-7092. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.03.005.
  12. Треушников В.М., Викторова Е.А. Основы создания биосовместимых и биостойких полимерных имплантатов (обзор). Современные технологии в медицине. 2015; 7 (3): 149-171. https://doi.org/10.17691 /stm2015.7.3.20.
  13. Воронько Н.Г., Деркач С.Р., Соколан Н.И. Взаимодействие желатины с хитозаном: влияние концентрации полисахарида. Вестник МГТУ. 2015; 18 (1): 80-89.
  14. Gribinichenko T.N., Uspenskaya M.V., Snetkov P.P., Olekhnovich R.O. Bi-Layered films based on sodium hyaluronate and chitosan as materials for ENT surgery. Proceedings of the 2022 IEEE-EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences (IECBES); 2022 Dec 7-9; Kuala Lumpur, Malaysia; 338–343 pp.
  15. Iaconisi G.N., Lunetti P., Gallo N., Cappello A.R., Fiermonte G., Dolce V., Capobianco L. Hyaluronic acid: a powerful biomolecule with wide-ranging applications – a comprehensive review. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24 (12): 10296. https://doi.org/10.3390/ijms241210296.
  16. Thakhiew W., Devahastin S., Soponronnarit S. Physical and mechanical properties of chitosan films as affected by drying methods and addition of antimicrobial agent. J. Food Eng. 2013; 119 (1): 140-149. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.05.020.
  17. Xu J., Liu K., Chang W., Chiou B.-S., Chen M., Liu F. Regulating the physicochemical properties of chitosan films through concentration and neutralization. Foods. 2022; 11 (11): 1657. https://doi.org/10.3390/foods11111657.
  18. Попрядухин П.В., Юкина Г.Ю., Добровольская И.П., Иванькова Е.М., Юдин В.Е. Клеточные основы биорезорбции пористой 3D-матрицы на основе хитозана. Цитология. 2019; 61 (7): 556-563.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.