Novye kompozitnye gidrogeli na osnove metakrilirovannogo zhelatina i strukturnykh belkov shelka

Abstract

Full Text

Проблема нехватки донорских органов в перспективе может быть решена путем создания их био-искусственных аналогов. Основой таких аналогов являются конструкции из биосовместимых материалов, к которым относятся структурные белки шелка, обладающие уникальными механическими характеристиками и способностью к биорезорбции. Данная работа посвящена изучению новых фото-отверждаемых композитных гидрогелей на основе фиброина шелка тутового шелкопряда Bombyxmori Гены & Клетки Том XII, № 3, 2017 168 материалы III национального конгресса по регенеративной медицине (ФШ) и рекомбинантного спидроина-1 (rS1). В качестве фотоотверждаемого компонента материалов выступал метакрилированный желатин (МЖ), для инициации полимеризации был использован высоко реакционноспособный дифенил (2,4,6-триметил-бензоил) фосфиноксид (ТРО). Одной из задач исследования являлся подбор растворителей, подходящих для всех компонентов системы. Из ФШ могут быть получены водные растворы, что предпочтительно для биосовместимых материалов, однако ТРО нерастворим в воде. Поэтому в смесь был включен диметилсульфоксид (ДМСО) - сильный апротонный биполярный растворитель с относительно низкой токсичностью. Двухкомпонентная система растворителей ДМСО-вода позволила получить стабильные растворы с высоким содержанием ФШ (в соотношениях 1:2 и 1:1 к МЖ), и содержащие ТРО в необходимой для инициирования фотополимеризации концентрации. Так как rS1 нерастворим в воде или ДМСО, в качестве растворителя для системы на основе rS1 использовали муравьиную кислоту. Из смесей были получены гидрогели в виде дисков диаметром 15 мм и толщиной 5 мм. Также с использованием оптической системы микроскопа EclipseTi-E с конфокальным модулем А1 (Nikon, Япония) из композитных материалов на поверхности покровных стекол были созданы микроструктуры в виде полос с толщиной не более 5 мкм. Для их получения был использован объектив PlanFluorDIC 40x/1,30 Oil и лазер с длиной волны 405 нм. Биосовместимость гидрогелей была оценена in vitro на иммортализованных клеточных культурах, таких как фибробласты линии 3Т3 и остеобластоподобные клетки MG-63, а также на первичных эмбриональных фибробластах и мезенхимальных стволовых клетках мыши. Исследование показало, что полученные гидрогели могут быть использованы в качестве субстрата для культивирования клеток и не оказывают цитотоксического эффекта. Таким образом, были получены новые биосовме-стимые фотоотверждаемые композитные смеси на основе структурных белков шелка. Были сформированы как гидрогели макроскопических размеров, которые могут быть использованы для создания тканеинженерных конструкций, так и микроструктуры, что указывает на потенциальную возможность использования данных материалов для метода лазерной стереолитографии.