Диссертация (Особенности изменений микроциркуляции при субкутанной имплантации скаффолдов на основе поликапролактона и гидроксиапатита), страница 2

et al 2009; Song J.J. et al., 2011; Harding K. et al., 2013;Yamashita A. еt al., 2014).Скаффолды,направленныенастимуляциюрегенерациискелетныхсоединительных тканей, должны обладать рядом особых параметров: длительныйпериод биодеградации, что обусловлено сравнительно медленной регенерациейкостных и хрящевых структур, а также связочного аппарата; особые прочностныехарактеристики, обеспечивающие поддержание опорно-механических функцийкостно-мышечной системы, а также хондро- и остеоиндуктивные эффекты длястимуляции репаративного хондро- и остеогистогенеза (Dhollander A.A.

et al.,2012; Vaquette C. et al., 2013).9Однако при всем многообразии физических и механических характеристик,которые значительно варьируют в зависимости от предполагаемого применениясовременных скаффолдов, основополагающим параметром, которым должнаобладать любая матрица, является биосовместимость, то есть способностьвстраиваться в организм, не провоцируя негативной реакции со стороныокружающих тканей (Новочадов В.В. 2013; Holland T.A et al., 2006; DhollanderА.А.

et al., 2012; Kon E. et al., 2012 Dorj B. et al., 2013; Poh P.S.P. 2014). Стоитотметить,чтооднимизосновныхпатогенетическихсоставляющихбиосовместимости материала является интенсивность местной и системнойвоспалительной реакции, возникающей при его имплантации в организмреципиента (Иванов А.Н. и соавт., 2015; Иванов А.Н. и соавт., 2016; Anderson J.M.et al., 2008; Anderson J.M. 2016; Junge K.et al., 2016; Sadtler K. et al., 2016;Vishwakarma A.et al., 2016). В связи с этим в данный момент уделяется особоевнимание апробации новых скаффолдов, которая представляет собой сложныймногоэтапный процесс, обязательно включающий доклинические и клиническистадии исследований, и поэтому занимающий длительный период времени (DiMasi J.A.

et al., 2003, Avorn J. et al., 2005). Следовательно, не только разработка,но и тщательная доклиническая апробация скаффолдов для стимуляциирегенерациискелетныхсоединительныхтканейимеетнепосредственноепрактическое значение в развитии технологий регенеративной медицины.Степень разработанности темыДля изготовления скаффолдов в настоящее время используется обширныйспектр материалов природного и синтетического происхождения (Авакян А.П.2012; Иванов А.Н. и соавт., 2014; Торгомян А.Л. и соавт., 2014; Zhang Y. et al.,2016). Однако сегодня возрос интерес к синтетическим полимерам ввидупростоты их изготовления, высоких прочностных характеристик, возможностимодификациимеханическихсвойствипараметровбиодеградации(Новочадов В.В., 2013; Ulery B.

D. et al., 2011; Lotfi М. et al., 2013; Maitz M.F.,2015). Следует отметить, что синтетические полимеры имеют ряд доказанных10преимуществ по сравнению с естественными аналогами, в частности отсутствиенабухания при имплантации, более длительный период биодеградации, слабаяиммуногенность (Woodruff M.A.

et al., 2010; Lotfi М. et al., 2013). Механические,прочностные характеристики и параметры биодеградации поликапролактона(ПКЛ) соответствуют этим требованиям. Данный полимер также не обладаетцитотоксическими свойствами, обеспечивает хорошую адгезию и пролиферациюклеток, в связи с чем был одобрен в странах Евросоюза и США для применения вмедицинских целях (Видяшева И.В. и соавт., 2014; Иванов А.Н. и соавт., 2015;Schagemann et al., 2010; Lotfi М.

et al., 2013).При разработке современных скаффолдов для костной ткани учитываютособенности еѐ морфологии и, в частности, высокую степень минерализациимежклеточного вещества, что обусловливает перспективность введения в составполимерных матриц минеральных компонентов (Low S.W. et al., 2009; Schantz J.T.et al., 2006, Schuckert K.H. et al., 2008). В качестве подобной биологическойдобавки возможно применение гидроксиапатита (ГА), который представляетсобой кристаллохимический аналог минеральной основы костной ткани, обладаетостеокондуктивными свойствами и способен стимулировать дифференцировкуостеобластов (Иванов А.Н. и соавт., 2015; Murphy W.L.

et al., 2000; Chim H. et al.,2006; Yang F. et al., 2008; Mavis B. et al., 2009; Nandakumar A. et al., 2010;Vaquette C. et al., 2013). Наличие остеокондуктивных и остеоиндуктивных свойствопределяет перспективы применения в клинической практике включений ГА всостав полимерных синтетических скаффолдов (Иванов А.Н. и соавт., 2014;Takeuchi A.

et al 2003; Seyedjafari E. et al., 2010; Arafat M.T. et al., 2011; Polini A. etal., 2011; Oryan A. et al., 2014).В связи с этим лабораторией «Материалы специального назначения»Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского былразработан и изготовлен отечественный оригинальный скаффолд на основеполикапролактона ПКЛ и ГА для стимуляции регенерации костной ткани.Апробация данного скаффолда в условиях in vitro свидетельствует о высокойстепениегобиосовместимостисклетками,вчастностидермальными11фибробластами человека (Видяшева И.В.

и соавт., 2014). Однако в соответствиисо стандартом ISO (ГОСТ 10993-1-2011) доклиническая апробация подобныхизделий обязательно включает проведение имплантационных тестов, в том числесубкутанных, целью которых является установление местного патогенногодействия на живую ткань.Современные подходы к оценке биосовместимости скаффолдов длятканевойинженерииприсубкутанныхимплантационныхтестах,регламентируемые межгосударственным стандартом ISO (ГОСТ 10993-6-2011),основаны на морфологическом исследовании тканей зоны имплантации.

В то жевремя следует отметить, что современные скаффолды представляют собоймногокомпонентные системы, которые могут содержать элементы с различнымипараметрамибиодеградации,атакженеравномерновысвобождаемыебиологически активные вещества, что требует оценки биосовместимости вдинамике, реализация которой с помощью морфологических методов техническизатруднена.Результаты исследований последних лет свидетельствуют о том, что впроцессебиоинтеграциифункциональнымскаффолдовизменениямрешающееизначениеструктурномупринадлежитремоделированиюмикроциркуляторного русла (Santos S.G. et al., 2013; Spiller K.L. et al., 2014; CrupiA.

et al., 2015). Это обусловлено, с одной стороны, тем, что адекватнаяваскуляризацияобеспечиваеттрофикуформирующейсяткани,таккакбольшинство клеток в организме находятся в пределах 100 мкм от ближайшегокапилляра, и в пределах указанной дистанции эффективно осуществляется обменпитательных веществ, а также диффузия кислорода, прямо воздействующих наколонизацию скаффолда клеточными элементами (Lovett M. et al., 2009; YuenW.W. et al., 2010). С другой стороны, система микроциркуляции динамическиизменяется при сдвигах гомеостаза (Иванов А.Н. и соавт., 2015), которые могутбытьиндуцированыгистопатогеннымвлияниемимплантированнойтканеинженерной конструкции, исследование изменений параметров состояниямикроциркуляции и патогенетическое обоснование их использования в качестве12критериеввозможностидинамическойоценкимодернизацииибиосовместимостиоптимизацииоткрываетдоклиническойновыеапробациискаффолдов.Цель исследованияРазработать микроциркуляторные критерии неинвазивной динамическойоценкибиосовместимостипатогенетическискаффолдовобосноватьприсубкутаннойприменение матриц изимплантациииполикапролактона игидроксиапатита для стимуляции процесса регенерации.Задачи исследования1.Изучить изменения перфузии микроциркуляторного русла кожи, а такжеактивности эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмовеѐмодуляции над областью субкутанной имплантации матриц с адсорбированнымчужероднымбелкомискаффолдовнаосновеполикапролактонаигидроксиапатита для выявления критериев неинвазивной динамической оценкибиосовместимости.2.путемВерифицироватьвыявлениямикроциркуляторныеихсоединительнотканнымивзаимосвязиэлементамиискритериибиосовместимостиинтенсивностьювыраженностьюзаселенияальтеративныхиэкссудативных процессов в зоне субкутанной имплантации скаффолдов на основеполикапролактона и гидроксиапатита в сравнении с матрицами, содержащимичужеродный белок.3.ИсследоватьизмененияконцентрацийцеруллоплазминаиС-реактивного белка в сыворотке крови и оценить их соответствие локальныммикроциркуляторнымадсорбированнымреакциямчужероднымприподкожнойбелкомиимплантациискаффолдовматрицнасосновеполикапролактона и гидроксиапатита у белых крыс.4.Оценить влияние биосовместимости матриц на динамику концентрацииэндотелиального фактора роста в сыворотке крови как основного стимулятора13ангиогенеза во взаимосвязи с интенсивностью васкуляризации скаффолдов приподкожной имплантации у белых крыс.Научная новизнаВпервые выявлены критерии биосовместимости матриц, основанные напатогенетических взаимосвязях изменений показателя перфузии и активныхмеханизмов модуляции кровотока микроциркуляторного русла кожи надобластью субкутанной имплантации скаффолдов с локальными тканевымиреакциями и системными проявлениями воспалительного ответа.Отсутствие биосовместимости матриц проявляется стойким повышениемперфузии, реализуемым преимущественно за счет снижения миогенного тонусамикрососудов кожи над областью имплантации, что сопровождается выраженнойлокальной лейкоцитарной инфильтрацией и отеками, а также формированиемотграничивающегосоединительнотканногобарьера,препятствующегоколонизации скаффолда клетками фибробластического ряда.