Автореферат (Особенности изменений микроциркуляции при субкутанной имплантации скаффолдов на основе поликапролактона и гидроксиапатита)

На правах рукописиКозадаев Максим НиколаевичОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИПРИ СУБКУТАННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ СКАФФОЛДОВ НА ОСНОВЕПОЛИКАПРОЛАКТОНА И ГИДРОКСИАПАТИТА14.03.03 – патологическая физиологияАвторефератдиссертации на соискание ученойстепени кандидата медицинских наукМосква – 2017Работа выполнена в ФГБУ «СарНИИТО» Минздрава РоссииНаучный руководитель:Иванов Алексей Николаевичдоктор медицинских наук, ведущий научный сотрудникфундаментальных и клинико-экспериментальных исследований«СарНИИТО» Минздрава России.отделаФГБУОфициальные оппоненты:Новочадов Валерий Валерьевичдоктор медицинских наук, директор института естественных наук, профессоркафедры биоинженерии и биоинформатики ФГАОУ ВО «Волгоградскийгосударственный университет»Темнов Андрей Александровичдоктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лабораторииредактирования генома ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им.

А.И. Бурназяна ФМБА РоссииВедущая организация:ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России(Сеченовский Университет)Защита диссертации состоится «___» ______________2017 года в часов назаседании диссертационного совета Д 212.203.06 при Российском университетедружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке и на сайте ФГАОУВО «Российский университет дружбы народов» (адрес: 117198, г.

Москва, ул.Миклухо-Маклая, д. 6; сайт: http://dissovet.rudn.ru)Автореферат разослан « ____ » ______________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.203.06кандидат медицинских наукВ.А. Горячев2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования. Замещение утраченных тканей истимуляция репаративных процессов в них является одной из наиболее важныхпроблем современной медицины (Yamashita A. et al., 2013; Delcogliano M. еt al.,2014).Особаяактуальностьразработокэффективнойстимуляциирегенеративных процессов в скелетных соединительных тканях обусловленацелым рядом факторов, включая, медико-социальную значимость заболеванийкостно-мышечной системы, вклад которых в общее бремя болезней на уровнеотдельного человека, систем здравоохранения и социального обеспеченияпризнан доминирующим ВОЗ, ООН и Всемирным банком (Миронов С.П.

исоавт., 2012; Иванов А.Н. и соавт., 2015). При этом травмы опорнодвигательного аппарата на сегодняшний день обусловливают до 25% от общегообъема медицинских расходов (Chehade M., 2008). В современнойтравматологической практике пластика костных дефектов после переломовдлинных костей требуется до 27% пациентов, а при лечении костных кист – в20-25% случаев (Литвинов С.Д. и соавт., 2000; Ташпулатов А.Г. и соавт., 2010;Цяо Г. и соавт., 2014). Применяемые в настоящее время материалы иимплантаты могут приводить к осложнениям в 20-30% случаев (De Long W.G.Jr. et al., 2007), поэтому за последние годы заметно увеличились и сохраняюттенденцию к росту инвестиции в разработку и изготовление имплантатов длязамещения костной ткани (Огородова Л.М., 2013).Наиболее перспективные решения комплекса проблем, возникающих привосстановлении утраченных тканей, на сегодняшний день связаны с развитиемтехнологий тканевой инженерии.

Ключевым аспектом этого направленияявляется создание биодеградируемых трехмерных матриц – скаффолдов,которые могут выступать в качестве субстрата для заселения клетками(Новочадов В.В., 2013; Robert H., 2011; Dhollander А. А. et al., 2012; Kon E. etal., 2012). Следует отметить, что к скаффолдам для стимуляции регенерациискелетных соединительных тканей предъявляется ряд особых требований,включая: длительный период биодеградации, что обусловлено сравнительномедленной регенерацией костных и хрящевых структур, а также связочногоаппарата; особые прочностное характеристики, обеспечивающие поддержаниеопорно-механических функций костно-мышечной системы, а также хондро- и3остеоиндуктивные эффекты для стимуляции репаративного хондро- иостеогистогенеза (Dhollander A.A.

et al., 2012; Vaquette C. et al., 2013).Одним из основных свойств скаффолдов, наличие которых являетсяобязательным вне зависимости от планируемой области их применения,является биосовместимость (Новочадов В.В. 2013; Dorj B. et al., 2013). В этойсвязи не только разработка, но и тщательная доклиническая апробацияскаффолдов для стимуляции регенерации скелетных соединительных тканейимеет непосредственное практическое значение в развитии технологийрегенераторной медицины.Степень разработанности темы. В настоящее время разработкаскаффолдов для стимуляции регенерации скелетных тканей и замещения ихдефектов базируется на использовании синтетических полимеров, которыеимеют ряд доказанных преимуществ по сравнению с естественными аналогами,в частности, отсутствие набухания при имплантации, более длительный периодбиодеградации и повышенная прочность, а также возможность модификацииэтих свойств (Woodruff M.A. et al., 2010; Lotfi М.

et al., 2013). Одним из такихполимеров является поликапролактон (ПКЛ), который не обладаетцитотоксическимисвойствами,обеспечиваетхорошуюадгезиюипролиферацию клеток, в связи с чем был одобрен в странах Евросоюза и СШАдля применения в медицинских целях (Видяшева И.В. и соавт., 2014;Иванов А.Н.

и соавт., 2015; Schagemann et al., 2010; Lotfi et al., 2013).Высокая минерализация костной ткани, не позволяет создаватьскаффолды, соответствующие ее механическим характеристикам, используятолько синтетические полимеры, что обусловливает целесообразность введенияв состав таких матриц минеральных компонентов (Schantz J.T. et al., 2006;Schuckert K.H. et al., 2008; Low S.W.

et al., 2009). Значительные перспективыдля обеспечения как остокондуктивных, так и остеоиндуктивных свойствскаффолдов представляет включение в их состав гидроксиапатита (ГА), так какна сегодняшний день подтверждена его способность стимулироватьдифференцировку остеобластов как в условиях in vitro, так и in vivo (Mavis B. etal., 2009; Nandakumar A. et al., 2010; Seyedjafari E.

et al., 2010; Polini A. et al.,2011; Vaquette C. et al., 2013). В этой связи лабораторией «Материалыспециального назначения» Саратовского государственного университета имениН.Г. Чернышевского был разработан и изготовленотечественный4оригинальный скаффолд на основе поликапролактона ПКЛ и ГА длястимуляции регенерации костной ткани. Апробация данного скаффолда вкультуре дермальных фибробластов человека свидетельствует от высокойстепени его биосовместимости (Видяшева И.В.

и соавт., 2014). В соответствиисо стандартом ISO (ГОСТ 10993-1-2011) дальнейшая доклиническая апробацияподобных изделий включает проведение имплантационных тестов, в том числесубкутанных, с морфологическим контролем тканей зоны имплантации.В тоже время следует отметить, что современные скаффолдыпредставляют собой многокомпонентные системы, которые могут содержатьэлементы с различными параметрами биодеградации, а также неравномерновысвобождаемые биологически активные вещества, что требует оценкибиосовместимости в динамике, реализация которой с помощьюморфологических методов технически затруднена.

Ряд исследований последнихлет, свидетельствует, что в процессе биоинтеграции скаффолдов решающеезначение принадлежит функциональным изменениям и структурномуремоделированию микроциркуляторного русла (Santos S.G. et al., 2013; SpillerK.L. et al., 2014; Crupi A. et al., 2015), которые, с одной стороны, обеспечиваюттрофику формирующейся ткани, а с другой – могут быть индикаторомгистопатогенного влияния имплантированной тканеинженерной конструкции.В этой связи исследование изменений параметров микроциркуляции ипатогенетическое обоснование их использования в качестве критериевдинамической оценки биосовместимости открывает новые возможностимодернизации и оптимизации доклинической апробации скаффодов.Цель исследования.

Разработать микроциркуляторные критериинеинвазивной динамической оценки биосовместимости скаффолдов присубкутанной имплантации и патогенетически обосновать применение матрициз поликапролактона и гидроксиапатита для стимуляции процесса регенерации.Задачи исследования:1. Изучить изменения перфузии микроциркуляторного русла кожи, а такжеактивности эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов еемодуляции над областью субкутанной имплантации матриц с адсорбированнымчужеродным белком и скаффолдов на основе ПКЛ и ГА для выявлениякритериев неинвазивной динамической оценки биосовместимости.52.