Mnogouglovaya lazernaya i elektronnopuchkovaya porozimetriya skaffolodov, detsellyulyarizovannykh matriksov i tkanepodobnykh modeley, v tom chisle - v ESEM- i CLEM-implementatsii

Abstract

Full Text

Общеизвестно, что пористость скаффолдов является одной из стратегических характеристик, определяющих эффективность их как клеточных матриц для целей регенеративной медицины (PMID: 31324062; PMID: 31235704; PMID: 24325858; PMID: 21599540). Всё чаще используемая в европейских условиях для этих целей компьютерная микротомография (PMID: 22139756) пока не является общераспространенной техникой, а разрешающая способность большинства доступных приборов оставляет желать лучшего, не допуская реализации многомасштабного анализа формы и размеров пор. Поэтому для определения пористости скаффолдов используются устаревшие методы аддитивного характера - такие, например, как жидкостная экструзионная порозиметрия (LEP - liquid extrusion porosimetry), не допускающая исследования морфометрических параметров отдельных пор и их ориентации. В силу и для преодоления указанного ограничения, её часто используют совместно со сканирующей электронной микроскопией, позволяющей собрать достаточную морфометрию для репрезентативной выборки ROI (PMID: 24907768). Однако при электронной микроскопии мы можем видеть внешние контуры сложных пор, но не можем оценить их внутренние эквивалентные диаметры или объём и глубину. Между тем, именно эти параметры детерминируют рост клеток в скаффолдах (PMID: 24039979), хотя даже в позиционирующей этот факт цитируемой работе, озаглавленной "Geometry-driven cell organization determines tissue growths in scaffold pores”, используются двумерные репрезентации. С физико-химических позиций, для большинства релевантных материалов объёмная геометрия пор однозначно связана с ролью их в набухании (PMID: 21669444) и, как следствие, «физикомеханической» биосовместимости чего нельзя сказать о каком-либо одиночном двумерном сечении. Поэтому необходим метод, который позволял бы одновременнно визуализировать и морфометрировать одиночные поры скаффолдов и других пористых структур регенеративной медицины (особо - децеллюляризованных матриксов и 3D-принтируемых тканеподобных моделей), анализировать их анизотропию / пространственную ориентацию и измерять их в объёме, в том числе - в естественных условиях (при набухании и росте числа клеток в них). Нами разработан метод, базирующийся на совмещении многоугловых техник лазерного имэджинга и электронной микроскопии (CLEM) в камере контролируемой атмосферы (ESEM) и получении двумерных Фурье-спектров и интегральных пространственных характеристик, а также - серий спектрозональных изофот изоопак для отличных лазерных источников.