Biologic Characteristics of Bone Substituting Tissue Engineering Construction Based on Calcium Phosphate Ceramics, Autologous Mesenchymal Stromal Cells and Fibrin Hydrogel


Cite item

Full Text

Abstract

Biological characteristics of bone substituting tissue engineering construction (TEC) that contained porous calcium phosphate ceramic granulate (CPC) of phase structure ((tricalcium phosphate (TCP)), fibrin hydrogel and autologous multipotent mesenchymal stromal cells (auto-MMSC) induced and non-induced to osteogenic differentiation were studied in vivo. The following characteristics of TEC were determined: ability to transfer within its structure the viable auto-MMSC with preservation of their regeneration potential; ability to osteogenesis only under conditions of orthotopic implantation; ability of induced to osteogenic differentiation auto-MMSC to participate in the reparative processes for not more than within 6 weeks after implantation; negative affect of fibrin hydrogel on the osteoinductive properties of CPC within TCP structure. It was shown that to provide osteogenesis in the implanted TEC not only the viable auto-MMSC but simultaneous presence of osteoinductive and osteoconductive factors was required. No bone formation in a critical bone defect and in ectopic implantation takes place without observance of these conditions.

About the authors

V. E Mamonov

National Research Center for Hematology, Moscow

Email: vasily-mamonov@yandex.ru
канд. мед. наук, зав. научно-клиническим отделением гематологической ортопедии ГНЦ; Тел.: +7 (903) 165-74-44 125167, Москва, Новый Зыковский пр., д. 4, ГНЦ

A. G Chemis

National Research Center for Hematology, Moscow

канд. мед. наук, старший науч. сотр. отделения гематологической ортопедии ГНЦ

V. S Komlev

Institute of Metallurgy and Material Science named after A.A. Baykov, Moscow

доктор техн. наук, вед. науч. сотр. лаборатории керамических композиционных материалов ИМЕТ РАН

A. L Berkovskiy

National Research Center for Hematology, Moscow

канд. биол. наук, зав. лабораторией фракционирования белков плазмы крови

E. M Golubev

National Research Center for Hematology, Moscow

зав. опытным производством глубокой переработки плазмы крови ГНЦ

N. V Proskurina

National Research Center for Hematology, Moscow

канд. биол. наук, старший науч. сотр. лаборатории физиологии кроветворения ГНЦ

N. V Sats

National Research Center for Hematology, Moscow

канд. биол. наук, старший науч. сотр. лаборатории физиологии и кроветворения ГНЦ

N. I Drize

National Research Center for Hematology, Moscow

доктор биол. наук, зав. лабораторией физиологии кроветворения ГНЦ.

References

  1. Goshima K., Nakase J., Xu Q., Matsumoto K., Tsuchiya H. Repair of segmental bone defects in rabbit tibia promoted by a complex of b-tricalcium phosphate and hepatocyte growth factor. J. Orthop. Sci. 2012; 17: 639-48.
  2. Mastrogiacomo M., Muraglia A., Komlev V., Peyrin F., Rustichelli F., Crovace A., Cancedda R. Tissue engineering of bone: search for a better scaffold. Orthod. Craniofacial. Res. 2005; 8: 277-84.
  3. Scott M.A., Levi B., Askarinam A., Nguyen A., Rackohn T., Ting K. et al. Brief review of models of ectopic bone formation. Stem Cells Dev. 2012; 21 (5): 655-67.
  4. Hench L.L., Polak J.M. Third-generation biomedical materials. Science. 2002; 295 (5557): 1014-7.
  5. Jiang B., Akar B., Waller T.M., Larson J.C., Appel A.A., Brey E.M. Design of a composite biomaterial system for tissue engineering applications. Acta Biomater. 2014; 10 (3): 1177-86.
  6. Shao X., Goh J.C., Hutmacher D.W., Lee E.H., Zigang G. Repair of large articular osteochondral defects using hybrid scaffolds and bone marrow-derived mesenchymal stem cells in a rabbit model. Tissue Engineering. 2006; 12 (6): 1539-51.
  7. Wu H., Kang N., Wang Q., Dong P., Lv X., Cao Y., Xiao R. The dose-effect relationship between the seeding quantity of human marrow mesenchymal stem cells and in vivo tissue engineered bone yield. Cell Transplant. 2015; 24 (10): 1957-68. doi: 10.3727/096368914X685393.
  8. Breidenbach A.P., Dyment N.A., Lu Y., Rao M., Shearn J. T., Rowe D.W. et al. Fibrin gels exhibit improved biological, structural, and mechanical properties compared with collagen gels in cell-based tendon tissue-engineered constructs. Tissue Eng. Part A. 2015; 21 (3-4): 438-450.
  9. Carmagnola D., Berglundh T., Lindhe J. The effect of a fibrin glue on the integration of Bio-OssA with bone tissue. An experimental study in labrador dogs. J. Clin. Periodontol. 2002; 29: 377-83.
  10. Weinand C., Pomerantseva I., Neville C.M., Gupta R., Weinberg E., Madisch I. et al. Hydrogel-beta-TCP scaffolds and stem cells for tissue engineering bone. Bone. 2006; 38 (4): 555-63.
  11. Dorozhkin S.V. Bioceramics of calcium orthophosphates. Biomaterials. 2010; 31 (7): 1465-85.
  12. Horowitz R.A., Mazor Z., Foitzik C. Beta-tricalcium phosphate as bone substitute material: properties and clinical applications. Titanium. 2009; 1 (2): 1-11.
  13. Meidler R., Raver-Shapira N., Bar L., Belyaev O., Nur I. Method for removing a lytic enzyme from a heterogeneous mixture. WO 2013001524 A1; 2011.
  14. Aizawa P., Winge S., Karlsson G. Large-scale preparation of thrombin from human plasma. Thromb. Res. 2008; 122 (4): 560-7.
  15. Jorquera N.J.I., Ristol D.P., Fernandez R.J., Brava C.I., Lopez G.R. Stable thrombin composition. EP 1649867 A1; 2004.
  16. Hanada S., Honda Y., Morisada Y., Miyake S., Matsumoto I. Process for producing thrombin. US 5945103 A; 1994.
  17. Barradas A.M.C., Yuan H., van Blitterswijk C.A., Habibovic P. Osteoinductive biomaterials: current knowledge of properties, experimental models and biological mechanisms. Eur. Cells Mater. 2011; 21: 407-49.
  18. Song G., Habibovic P., Bao C., Hua J., van Blitterswijk C.A., Yuan H. et al. The homing of bone marrow MSCs to non-osseous sites for ectopic bone formation induced by osteoinductive calcium phosphate. Biomaterials. 2013; 34 (2013): 2167-76.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2015 Eco-Vector



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».