Poristye matriksy na osnove polikaprolaktona i nanochastits modifitsirovannogo gidroksiapatita dlya vosstanovleniya defektov kostnykh tkaney

详细

全文:

Поликапролактон (ПКЛ) обладает высокой биосовместимостью и способностью к биодеградации без образования токсичных продуктов распада, что открывает перспективы его применения в регенеративной медицине в качестве матрикса для тканевой инженерии. Однако из-за гидрофобной природы и отсутствия биоактивных функциональных групп ПКЛ недостаточно благоприятен для роста клеточных культур, что затрудняет применение этого материала в тканевой инженерии. Одним из подходов, связанных с улучшением биоактивных свойств матриксов ПКЛ является их импрегнирование кальций-фос-фатными наночастицами (КФ), способствующими адгезии, пролиферации и остеогенной дифференци-ровке стволовых клеток. Наиболее перспективыми в этом отношении являются наночастицы замещенного гидроксиапатита, увеличивающие скорость остеоинтеграции и остеогенеза в сравнении с чистым аналогом. В данной работе были исследованы образцы микропористых матриксов, сформированных методом электроформования из поликапролактона (ПКЛ) с добавлением наночастиц гидроксиапатита (ГА), кремний-замещённого гидроксиапатита (Si-ГА) и гидроксиапатита со стронцием (Sr-ГА). Установлено, что использование наночастиц в процессе электроформования полимерных ПКЛ скаффолдов Гены & Клетки Том XII, № 3, 2017 218 материалы III национального конгресса по регенеративной медицине позволяет значительно увеличить их пористость и создать бикомпонентную структуру. Результаты исследования жизнеспособности, адгезионной и пролиферативной активности мезенхимальных стволовых клеток человека при культивировании на поверхности гибридных скаффолдов, свидетельствуют о высокой биосовместимости всех матриксов. Введение наночастиц ГА, Si-ГА и Sr-ГА модифицирует поверхность полимерных материалов, обеспечивая лучшие условия для адгезии и распластывания клеток и снижая пролиферативную активность клеток на поверхности материалов по сравнению с контролем. При этом снижение пролиферативной активности более полно выражено на поверхности материалов с перекрестной структурой, модифицированных включением Si-ГА и Sr-ГА. При гистологическом исследовании было выявлено, что в случае чистого ПКЛ матрикса наблюдалось слабое врастание собственной соединительной ткани по краю без проникновения в толщу образца. Импрегнация в матрикс ПКЛ наночастиц фосфатов кальция способствует врастанию собственной соединительной ткани в толщу образца, что свидетельствует о выраженном процессе биоинтеграции матрикса. Кроме того, в отличие от матриц из чистого ПКЛ, где единичные новообразованные кровеносные сосуды встречаются только по краю контакта с образцом, в композитном матриксе они присутствуют и на некотором удалении от края контакта, что говорит о повышении биоинтегративных свойств данных материалов. Проведено исследование изменения профиля экспрессии 22 генов-маркеров дифференцировки с использованием клеток МСК при культивировании на поверхности исследуемых материалов. Установлено, что, несмотря на схожесть общей картины экспрессии генов, указывающей на направленность дифференцировки клеток по типу остеогенеза, различия в химическом составе и микроструктуре поверхности материалов определяют разницу в степени активации экспрессии генов-маркеров дифференци-ровки. Таким образом, биосовместимые, биодегра-дируемые композитные микропористые матриксы на основе поликапролактона и наночастиц замещенного гидроксиапатита могут быть использованы в изготовлении конструкций для восстановления дефектов костных тканей в организме пациента.