Разработка методики получения биоинженерных трубчатых конструкций как потенциальных сосудистых графтов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Проблема поиска создания артериальных графтов является актуальной в современной сосудистой хирургии, поскольку имеющиеся в настоящее время синтетические протезы, ксено-, алло- и аутографты имеют ряд недостатков при практическом применении: тромбируемость, стенозирование, воспаление, аневризматические расширения и др. Решением ее может стать создание технологии получения биоинженерных сосудистых протезов на основе биосовместимых гидрогелей. Принципиальную возможность разработки такой методики мы и хотим продемонстрировать в данном исследовании. Материалы и методы . На первом этапе исследования авторы использовали технологии 3D-моделирования и фотополимерной 3D-печати с целью изготовления литейной формы для создания тканеинженерного сосудистого протеза. На втором этапе работы создана методика гетерофазной окислительной модификации альгината натрия пероксинитритом для получения цитосовместимого гидрогеля, протестированного в дальнейшем на культуре человеческих фибробластов путем анализа паттерна их роста и метаболической активности. На третьем этапе исследования при помощи изготовленной ранее литейной формы создана биоинженерная трубчатая конструкция. Результаты и обсуждение . Получена литейная форма для создания тканеинженерного сосудистого протеза, отличительными чертами которой являются многоразовость применения, разборность, простота стерилизации и легкость эксплуатации. Доказана цитосовместимость полученного нами гидрогеля на основе модифицированного альгината натрия. На его основе создана трубчатая конструкция длиной 7 см, диаметром 7 мм и толщиной стенки 1 мм. Показано, что она обладает гибкостью, эластичностью и устойчивостью к давлению свыше 300 мм рт. ст. Выводы . Таким образом, авторы продемонстрировали возможность получения биоинженерных трубчатых конструкций при помощи технологии формовки с использованием 3D-печати и показана возможность получения и использования цитосовместимых полисахарид-белковых гидрогелей для таких целей. Исследователи надеются, что при дальнейшем совершенствовании прочностных характеристик и адгезивных свой ств материала данная методика получения биоинженерных трубчатых конструкций может лечь в основу технологии производства сосудистых графтов в образовательных, научных и медицинских целях.

Об авторах

А. С. Захаров

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова; Рязанское областное отделение общественной организации «Всероссийское общество изобретателей и рационали-заторов»

Автор, ответственный за переписку.
Email: AlexanderZakharov2019@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4004-7474
SPIN-код: 4906-9088
г. Рязань, Российская Федерация

И. Н. Василовский

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: AlexanderZakharov2019@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-0294-4990
г. Рязань, Российская Федерация

Н. В. Короткова

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: AlexanderZakharov2019@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7974-2450
SPIN-код: 3651-3813
г. Рязань, Российская Федерация

Н. Д. Мжаванадзе

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: AlexanderZakharov2019@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5437-1112
SPIN-код: 7757-8854
г. Рязань, Российская Федерация

С. И. Калиновский

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: AlexanderZakharov2019@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6222-3053
SPIN-код: 2506-0080
г. Рязань, Российская Федерация

И. А. Сучков

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: AlexanderZakharov2019@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1292-5452
SPIN-код: 6473-8662
г. Рязань, Российская Федерация

Р. Е. Калинин

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: AlexanderZakharov2019@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0817-9573
SPIN-код: 5009-2318
г. Рязань, Российская Федерация

Список литературы

  1. Ratner B. Vascular Grafts: Technology Success/Technology Failure. BME Frontiers. 2023;4:0003. doi: 10.34133/bmef.0003
  2. Spadaccio C, Rainer A, Barbato R, Trombetta M, Chello M, Meyns B. The long-term follow-up of large-diameter Dacron® vascular grafts in surgical practice: a review. Journal of cardiovascular surgery (Torino). 2019;60(4):501—513. doi: 10.23736/S0021-9509.16.08061-7
  3. Mufty H, Van Den Eynde J, Meuris B, Metsemakers WJ, Van Wijngaerden E, Vandendriessche T, Steenackers HP, Fourneau I. Pre-clinical in vivo Models of Vascular Graft Coating in the Prevention of Vascular Graft Infection: A Systematic Review. European journal of vascular and endovascular surgery. 2021;62(1):99—118. doi: 10.1016/j.ejvs.2021.02.054
  4. Jeong Y, Yao Y, Yim EKF. Current understanding of intimal hyperplasia and effect of compliance in synthetic small diameter vascular grafts. Biomaterials science. 2020;8(16):4383—4395. doi: 10.1039/d0bm00226g
  5. Zakharov AS, Kalinin RE, Suchkov IA, Korotkova NV, Kovalev SA, Mzhavanadze ND. Modern possibilities of bioengineering in the creation of vascular grafts. Russian journal of thoracic and cardiovascular surgery. 2022;64(3):265—272. doi: 0.2402/0236-2791-2022-64-3-265-272 (In Russian).
  6. Antonova LV, Matveeva VG, Barbarash LS. Electrospinning and biodegradable small-diameter vascular grafts: problems and solutions (review). Complex issues of cardiovascular diseases. 2015;3:12—22. (In Russian).
  7. Shannon LMD, Juliana LB, Laura EN. Bioengineered Vascular Grafts: Can We Make Them Off-the-Shelf? Trends Cardiovasc Med. 2011;23(3):83—89. doi: 10.1016/j.tcm.2012.03.004
  8. Cameron RB. Bioengineered vascular grafts: So close and yet so far. J Thorac Cardiovasc Surg. 2018;156(5):1823—1824. doi: 10.1016/j.jtcvs.2018.06.042
  9. Hao D, Fan Y, Xiao W, Liu R, Pivetti C, Walimbe T, Guo F, Zhang X, Farmer DL, Wang F, Panitch A, Lam KS, Wang A. Rapid endothelialization of small diameter vascular grafts by a bioactive integrin-binding ligand specifically targeting endothelial progenitor cells and endothelial cells. Acta Biomater. 2020;108:178—193. doi: 10.1016/j.actbio.2020.03.005
  10. Moore MJ, Tan RP, Yang N, Rnjak-Kovacina J, Wise SG. Bioengineering artificial blood vessels from natural materials. Trends Biotechnol. 2022;40(6):693—707. doi: 10.1016/j.tibtech.2021.11.003
  11. Li Y, Zhou Y, Qiao W, Shi J, Qiu X, Dong N. Application of decellularized vascular matrix in small-diameter vascular grafts. Front Bioeng Biotechnol. 2023;10:1081233. doi: 10.3389/fbioe.2022.1081233
  12. Lin CH, Hsia K, Ma H, Lee H, Lu JH. In Vivo Performance of Decellularized Vascular Grafts: A Review Article. Int J Mol Sci. 2018;19(7):2101. doi: 10.3390/ijms19072101
  13. Cai Z, Gu Y, Cheng J, Li J, Xu Z, Xing Y, Wang C, Wang Z. Decellularization, cross-linking and heparin immobilization of porcine carotid arteries for tissue engineering vascular grafts. Cell Tissue Bank. 2019;20(4):569—578. doi: 10.1007/s10561-019-09792-5
  14. Kretov EI, Zapolotsky EN, Tarkova AR, Prokhorikhin AA, Boykov AA, Malaev DU. Electrospinning for the design of medical supplies. Bulletin of Siberian Medicine. 2020;19(2):153—162. doi: 10.20538/1682-0363-2020-2-153-162. (In Russian).
  15. Sevost’ianova VV, Elgudin IaA, Glushkova TV, Wnek G, Liubysheva T, Emancipator S, Kudriavtseva IuA, Borisov VV, Golovkin AS, Barbarash LS. Use of polycaprolactone grafts for small-diameter blood vessels. Angiol Sosud Khir. 2015;21(1):44—53. (In Russian).
  16. Grasl C, Stoiber M, Röhrich M, Moscato F, Bergmeister H, Schima H. Electrospinning of small diameter vascular grafts with preferential fiber directions and comparison of their mechanical behavior with native rat aortas. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2021;124:112085. doi: 10.1016/j.msec.2021.112085
  17. Woods I, Flanagan TC. Electrospinning of biomimetic scaffolds for tissue-engineered vascular grafts: threading the path. Expert Rev Cardiovasc Ther. 2014;12(7):815—832. doi: 10.1586/14779072.2014.925397
  18. Lu X, Zou H, Liao X, Xiong Y, Hu X, Cao J, Pan J, Li C, Zheng Y. Construction of PCL-collagen@PCL@PCL-gelatin three-layer small diameter artificial vascular grafts by electrospinning. Biomed Mater. 2022;18(1). doi: 10.1088/1748-605X/aca269
  19. Abdollahi S, Boktor J, Hibino N. Bioprinting of freestanding vascular grafts and the regulatory considerations for additively manufactured vascular prostheses. Transl Res. 2019;211:123—138. doi: 10.1016/j.trsl.2019.05.005
  20. Fazal F, Raghav S, Callanan A, Koutsos V, Radacsi N. Recent advancements in the bioprinting of vascular grafts. Biofabrication. 2021;13(3). doi: 10.1088/1758—5090/ac0963
  21. Hou YC, Cui X, Qin Z, Su C, Zhang G, Tang JN, Li JA, Zhang JY. Three-dimensional bioprinting of artificial blood vessel: Process, bioinks, and challenges. Int J Bioprint. 2023;9(4):740. doi: 10.18063/ijb.740
  22. Weekes A, Bartnikowski N, Pinto N, Jenkins J, Meinert C, Klein TJ. Biofabrication of small diameter tissue-engineered vascular grafts. Acta Biomater. 2022;138:92—111. doi: 10.1016/j.actbio.2021.11.012

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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».