|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Бифункциональные имплантаты, включающие СВМПЭ, BMP-2 и лизостафин: in vitro и in vivo характеристикастатья
- Авторы: Орлова П.А., Карягина А.С., Булыгина И.Н., Зайцева С.В., Пермякова Е.С., Кудинова А.Г., Кудан Е.В., Даценко В.П., Жулина А.В., Грунина Т.М., Гришин А.В., Попонова М.С., Кривозубов М.С., Струкова Н.В., Сенатов Ф.С., Лунин В.Г., Громов А.В.
- Сборник: Материалы VI Национального конгресса по регенеративной медицине
- Год издания: 2024
- Издательство: ООО «Эко-Вектор»
- Местоположение издательства: Санкт-Петербург
- Первая страница: 715
- Последняя страница: 716
- DOI: 10.17816/morph.konf2024
- Аннотация: Лечение инфицированных костных дефектов — сложная проблема, т.к. инфекция значительно снижает регенеративный потенциал и замедляет заживление дефекта. Основным инфекционным агентом, вызывающим остеомиелит, является Staphylococcus aureus. Разработка бифункциональных имплантируемыхматериалов, остеогенность которых определяется наличием костного морфогенетического белка-2 (BMP-2), а антибактериальные свойства — присутствием антибактериального лизина, является одним из актуальных направлений в разработке новых остеопластических материалов. В нашей предыдущей работе описано создание такого рода имплантата на основе гидрогеля [1]. Для заполнения дефектов костной ткани в области, несущей нагрузку, необходимо создание гибридных имплантатов на основе жесткого скаффолда. В качестве скаффолда для имплантата мы использовали пористый сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) с добавлением микрочастиц кальций-магний-силикатной биокерамики диопсида (Dio) или без него и с обработкой низкотемпературной плазмой или без нее. Проводили отработку введения BMP-2 и антибактериального лизина лизостафина (LST) в скаффолды с целью достижения постепенноговыхода BMP-2 для индукции остеогенеза и взрывного выхода LST для немедленной элиминации стафилококковой инфекции в области имплантации.Показано, что обработка низкотемпературной плазмой приводила к связыванию бóльших количестврекомбинантных белков с СВМПЭ скаффолдом, но не со скаффолдом состава СВМПЭ + Dio. При этомскаффолд СВМПЭ + Dio полностью связывал 50 мкг BMP-2 и только 10–11 мкг из нанесённых 20 мкг LST,что могло быть недостаточно для полной элиминации стафилококка в экспериментах in vivo. Для повышения количества вводимого в имплантат LST было решено вводить лизостафин в составе геллан-ксантанового гидрогеля. При самопроизвольном введении гидрогеля в образцы СВМПЭ показано, что для нетравлёного СВМПЭ присутствие в его составе диопсида увеличивает всасывание гидрогеля примерно в 1,5 раза, в случае травлёного СВМПЭ и в присутствии диопсида и в его отсутствии образцы всасывали примерно в 2 раза больше гидрогеля. Максимальное количество гидрогеля (в 3 раза больше) вводилось в скаффолд при центрифугировании. Введение в скаффолд LST в составе гидрогеля с помощью центрифугированияпозволило увеличить его количество до 80 мкг на образец. СЭМ лиофилизированных образцов с введённым гидрогелем демонстрирует присутствие плёнок гидрогеля в порах имплантата.Оценку цитосовместимости образцов СВМПЭ с диопсидом и без, обработанных и необработанных низкотемпературной плазмой, проводили с помощью тестов на клетках линии миобластов С2С12. Клетки хорошо прикреплялись к поверхности всех образцов, через сутки наблюдалось полное распластывание клеток. В ходе культивирования клетки пролиферировали, через неделю они заняли всю поверхность образца. Это свидетельствует о высокой цитосовместимости всех образцов. Жизнеспособность клеток линии C2C12 после инкубации с экстрактами образцов, которую оценивали через 24 и 72 ч для всех образцов, — без и с травлением низкотемпературной плазмой, без и с рекомбинантными белками — составила 85–100%.Присутствие в составе СВМПЭ скаффолда частиц диопсида, травление низкотемпературной плазмой, а также введение в имплантаты LST и имитация введения LST не влияют на распластывание сфероидов из клеток С2С12. Напротив, введение BMP-2 положительно влияло на процессы распластывания сфероидов и миграции из них клеток, при том, что при имитации введения BMP-2 наблюдается замедление распластывания по сравнению с контролем.Поскольку присутствие диопсида, в отличие от травления, давало явные преимущества для свойствскаффолда, в экспериментах in vivo использовали блоки пористого СВМПЭ с диопсидом размером 3×3×4 мм с 50 мкг BMP-2 и 80 мкг LST, введённым в составе геллан-ксантанового гидрогеля.В эксперименте in vivo на мышиной модели сегментарного дефекта бедренной кости с интрамедуллярной фиксацией спицей показано, что через 9 недель в группе животных с СВМПЭ + Dio + BMP-2 + LST с инфекцией S. aureus по данным микроКТ и гистологического анализа наблюдалась полная интеграция имплантата с материнской костью с врастанием костной ткани в поры имплантата на фоне отсутствия инфекции в области имплантации и окружающих мягких тканей. По данным теста на инвалидизацию на приборе Incapacitance Meter (Global Bio Inc, США) в этой группе происходило практически полное восстановление функции оперированной конечности. В группе без LST выявлялось инфицирование тканей, интеграцииимплантата с костью и восстановления функции не наблюдалось. Полученные данные свидетельствуюто высоком потенциале разрабатываемого имплантата для лечения инфицированных дефектов кости.Исследование поддержано Российским научным фондом (проект № 22-15-00216).
- Добавил в систему: Карягина-Жулина Анна Станиславовна