Результаты субкутанной имплантации полимерных матриксов на основе поликапролактона и полигидроксибутировалерата, модифицированных ростовыми факторами

Цель исследования — гистологическая оценка тканевой реакции при подкожной имплантации нетканых матриксов на основе биодеградируемых полимеров, модифицированных ростовыми факторами.

Материалы и методы. Образцы изготавливали методом двухфазного электроспиннинга на основе поликапролактона и смеси полимеров полигидроксибутировалерата и поликапролактона, как немодифицированных (контрольные), так и модифицированных ростовыми факторами VEGF, bFGF и SDF-1α. Соотношение раствора полимера в хлороформе и водной фазы с биологически активной молекулой составило 20:1. Для изучения тканевой реакции in vivo нетканые матриксы имплантировали подкожно лабораторным крысам линии Wistar массой 80–100 г на сроки 1, 2, 3, 6, 9, 12 мес.

Результаты. Инкорпорирование матриксов ростовыми факторами в процессе электроспиннинга позволяет их функционализировать: усилить васкулогенез и ангиогенез, оказать влияние на эндотелиальные клетки и их жизнедеятельность. Гистологическое исследование показало, что биомолекулы, включенные в состав матрикса, оказывают свое действие, т.е. функционально активны, в течение всего срока эксперимента.

Испытуемые образцы не вызывают отторжения и острой воспалительной реакции. Вокруг имплантатов формируется тонкая соединительнотканная капсула. Полной резорбции матриксов в толще ткани не происходит, отмечается сохранность локализации образца в области подкожной имплантации в течение 12 мес и более. Подтверждено активное действие ростовых факторов в первые три месяца подкожной имплантации: при включении VEGF в состав матрикса происходит активный ангиогенез, инкорпорирование bFGF формирует толстую соединительнотканную капсулу вокруг образца, SDF-1α способствует образованию крупных сосудов и повышает клеточную инфильтрацию в целом. На 12-м месяце имплантации отмечена неполная биодеградация нетканых матриксов, вследствие чего наблюдаются очаги гранулематозного воспаления.

Заключение. Разработанные нетканые матриксы на основе биодеградируемых полимеров, модифицированных ростовыми факторами VEGF, bFGF и SDF-1α, перспективны для изготовления изделий для сердечно-сосудистой хирургии.

1. Catto V., Farè S., Freddi G., Tanzi M.C. Vascular tissue engineering: recent advances in small diameter blood vessel regeneration. ISRN Vascular Medicine 2014; 2014: 923030, https://doi.org/10.1155/2014/923030.
2. Hasan A., Memic A., Annabi N., Hossain M., Paul A., Dokmeci M.R., Dehghani F., Khademhosseini A. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomater 2014; 10(1): 11–25, https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.08.022.
3. Lee Y.-S., Livingston Arinzeh T. Electrospun nanofibrous materials for neural tissue engineering. Polymers 2011; 3(4): 413–426, https://doi.org/10.3390/polym3010413.
4. Sankaran K.K., Subramanian A., Krishnan U.M., Sethuraman S. Nanoarchitecture of scaffolds and endothelial cells in engineering small diameter vascular grafts. Biotechnol J 2015; 10(1): 96–108, https://doi.org/10.1002/biot.201400415.
5. Антонова Л.В., Бураго А.Ю., Матвеева В.Г., Куд­ряв­цева Ю.А., Насонова М.В., Торопова Я.Г., Велика­нова Е.А., Головкин А.С. Особенности биорезорбции кле­точных и бесклеточных пленочных матриксов из поли­окси­алка­но­атов и поликапролактона в усло­ви­ях хронического долгосрочного эксперимента. Фундамен­таль­ные исследо­вания 2013; 7(1): 17–23.
6. Антонова Л.В., Насонова М.В., Кудрявцева Ю.А., Голов­кин А.С. Возможности использования полиокси­алка­ноатов и поликапролактона в качестве сополимерной основы для создания тканеинженерных конструкций в сердечно-сосудистой хирургии. Бюллетень сибирской ме­ди­цины 2012; 11(1): 128–134.
7. Попова И.В., Степанова А.О., Плотникова Т.А., Сер­геевичев Д.С., Акулов А.Е., Покушалов А.А., Лак­тио­нов П.П., Карпенко А.А. Изучение проходимости сосу­дистого протеза, изготовленного методом электро­спиннинга. Ангиология и сосудистая хирургия 2015; 21(2): 136–141.
8. de Valence S., Tille J.-C., Mugnai D., Mrowczynski W., Gurny R., Möller M., Walpoth B.H. Long term performance of polycaprolactone vascular grafts in a rat abdominal aorta replacement model. Biomaterials 2012; 33(1): 38–47, https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.09.024.
9. Rabkin E., Schoen F.J. Cardiovascular tissue engineering. Cardiovasc Pathol 2002; 11(6): 305–317, https://doi.org/10.1016/s1054-8807(02)00130-8.
10. Finlay H.M., Whittaker P., Canham P.B. Collagen organization in the branching region of human brain arteries. Stroke 1998; 29(8): 1595–1601, https://doi.org/10.1161/01.str.29.8.1595.
11. Natasha G., Tan A., Gundogan B., Farhatnia Y., Nayyer L., Mahdibeiraghdar S., Rajadas J., De Coppi P., Davies A.H., Seifalian A.M. Tissue engineering vascular grafts a fortiori: looking back and going forward. Expert Opin Biol Ther 2014; 15(2): 231–244, https://doi.org/10.1517/14712598.2015.980234.
12. Azimi-Nezhad M. Vascular endothelial growth factor from embryonic status to cardiovascular pathology. Rep Biochem Mol Biol 2014; 2(2): 59–69.
13. Harburger D.S., Calderwood D.A. Integrin signalling at a glance. J Cell Sci 2009; 122(9): 1472–1472, https://doi.org/10.1242/jcs.052910.
14. ГОСТ ISO 10993-1-2011. Изделия медицинские. Оцен­ка биологического действия медицинских изделий. Часть 1. Оценка и исследования. 5.2.9 Имплантация.
15. Nasonova M.V., Antonova I.V., Matveeva V.G., Doronina N.V., Ezhov V.A., Burago A.Y., Glushkova T.V., Kudryavtseva Yu.A. Resorption rate of polyhydroxyalkanoatebased scaffolds and scaffolds with multipotent mesenchymal stromal cells. Complex Issues of Cardiovascular Diseases 2015; 1: 39, https://doi.org/10.17802/2306-1278-2015-1-39-45.

Nasonova M.V., Shishkova D.K., Antonova L.V., Sevostyanova V.V., Kudryavtseva Y.A., Barbarash O.L., Barbarash L.S. Subcutaneous Implantation of Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) and Poly(ε-caprolactone) Scaffolds Modified with Growth Factors. Sovremennye tehnologii v medicine 2017; 9(2): 7, https://doi.org/10.17691/stm2017.9.2.01