Диссертация (Особенности изменений микроциркуляции при субкутанной имплантации скаффолдов на основе поликапролактона и гидроксиапатита), страница 6

et al., 2013).Изготавливаемые на современном этапе тканеинженерные конструкциимогут быть условно разделены на следующие три группы:1. Непосредственно скаффолды, представляющие собой «пустые» матрицыдля адгезии и пролиферации клеток, мигрирующих из окружающих имплантаттканей.2. Системы адресной доставки,представляющие собой скаффолды,биоактивность которых искусственно увеличена путем включения в их составразличных биологически активных веществ, в частности факторов роста, которыепостепенновысвобождаютсяизматрицы,чтообеспечиваетлокальныестабильные концентрации прорегенераторных агентов.3.

Тканеинжененрные конструкции, то есть скаффолды с предварительновыращенными в условиях in vitro культурами клеток в своем составе (Liu H. et al.,2010; Paz A.C. et al., 2011).Пути решения проблемы замещения утраченных тканей и стимуляциирепаративныхпроцессов,предлагаемыеданнымнаправлениемтканевойинженерии, отличаются от стандартной лекарственной терапии или постоянныхимплантатов тем, что скаффолды обладают способностью биорезорбции и могутинтегрироваться в организм пациента и постепенно замещаться собственнымитканями (Pêgo A.P. et al., 2003; Bat E. et al., 2010; Woodruff M.A. et al., 2010;Николаева Е.Д.

и соавт., 2011). Кроме того, тканеинженерные скаффолдыпозволяют модифицировать технологии использования аутологичного материала30(Антонова Л.В. и соавт., 2012). В частности, техника имплантации аутологичныххондроцитов на синтетических скаффолдах была описана рядом авторов(Вахрушев И.В. т соавт., 2011; Антонова Л.В. и соавт., 2012). Данный вид леченияможет осуществляться посредством артроскопической техники, тем самымснижая риски осложнения, связанных с оперативным лечением, и уменьшаядискомфорт пациента в послеоперационном периоде. Во время первого этапа спротивоположного коленного сустава осуществляется забор 150–200 мг биоптата.Затем в лабораторных условиях проходит культивирование хондроцитов споследующим заселением на трехмерную матрицу.

На втором этапе производятимплантацию тканеинженерной конструкции (Versier G. et al., 2010, 2011).Однако к основным недостаткам этого способа лечения относятся необходимостьпроведения двух хирургических сессий – для забора аутоматериала и дляимплантации,чтоделаетегоболеетрудоемкимиувеличиваетрискинфекционных осложнений, а также требует повторного введения пациента внаркоз (Kon E.

et al., 2010; Nejadnik H. et al., 2010). Ряд авторов полагает, что«пустой» скаффолд, то есть не содержащий клеточных элементов, обладает болеевысоким потенциалом к интеграции в окружающие ткани, за счѐт наличия в нѐм«большего пространства» для миграции клеток из участков тканей, окружающихдефект (Obradovic B. et al., 2001; Li W.J.

et al., 2009). Использованиебесклеточного скаффолда позволяет избежать хирургической сессии для заборааутоматериала (Nejadnik H. еt al., 2010, Aad A.M. еt al., 2012; Delcogliano M. еt al.,2014).В настоящее время существует большое разнообразие материалов итехнологий для изготовления скаффолдов (Melchels F.P.W. et al., 2010; Poh P.S.P.2014). В зависимости от предполагаемого типа тканей выбор материалов иметодов его изготовления может меняться. Материалы, используемые дляизготовления скаффолдов, можно разделить на три группы в зависимости от ихпроисхождения, а именно: природные, синтетические, а также их гибриды(Авакян А.П., 2012; Иванов А.Н. и соавт., 2014; Торгомян А.Л. и соавт., 2014;Zhang Y.

et al., 2016). Материалами естественного происхождения являются31белки, к которым относятся шелк, коллаген, желатин, фибриноген, эластин,кератин,актинимиозин.Кприроднымматериаламтакжеотносятсяполисахариды: целлюлоза, амилоза, декстран, хитин и гликозаминогликаны. Кпреимуществам природных скаффолдов можно отнести высокую биологическуюактивность: хорошее заселение клеточными элементами и васкуляризацию.Однако природные материалы обладают и рядом существенных недостатков.

Так,скаффолды, изготовленные из гидрогеля и желатина, склонны к набуханию иимеют крайне малый период биорезорбции из-за имеющихся в организмеферментов, что негативно сказывается на их интеграционных свойствах. Всеприродные материалы, а особенно белковой природы, несут на себе антигеннуюнагрузку. Помимо того, матрицы, изготовленные из природных материалов,обладают невысокой механической стабильностью, а следовательно, менеепредпочтительны при изготовлении скаффолдов для тканей организма свыраженной защитно-опорной функцией (Иванов А.Н.

и соавт., 2014).В настоящее время для тканевой инженерии всѐ больший интереспредставляютсинтетическиеположительныххимическойхарактеристик,модификации,материалы,вкоторыечастностивысокойотличаютсяпростотойуниверсальностью,рядомизготовленияиспособностьюкбиодеградации и возможностью модуляции механических свойств (Волков А.В.,2005; Иванов А.Н. и соавт., 2014; Новочадов В.В. и соавт., 2014; Иванов А.Н. исоавт., 2015). Искусственные материалы подразделяются на неорганические иорганическиеилисинтетическиеполимеры.Синтетическиеполимерыпредставляют самую большую группу биоразлагаемых полимеров, таких какполилактид (ПЛА), поликапролактон (ПКЛ), полигидроксиалканоаты (ПГА),поли-D,L-лактид-ко-гликолид(PLGA),поливинилацетат(ПВА),поливинилхлорид (ПВХ), поли-L-молочная кислота (PLLA), полиуретаны (PUR)нейлон и многие другие (Ulery B.

D. et al., 2011; Lotfi М. et al., 2013; Maitz M.F.,2015).Биорезорбциясинтетическихполимеровпроисходитпутемгидролитического расщепления эфирных связей и ферментативной деструкции32иммунокомпетентнымклетками.Длятогочтобыпредсказатьскоростьбиорезорбции, необходимо учитывать не только скорость деградации отдельногоматериала, но и химические, а также структурные изменения материала во времякомпаундирования композита, межфазные связи между материалами, объемноесоотношение основы скаффолда к «наполнителю». Все упомянутые вышефакторы будут влиять на степень кристаллизации композиционного материала и /илигидрофильности,гидрофобности,такимобразомизменяяскоростьбиорезорбции.

V. Guarino с коллегами показали, что сочетание разных материаловизменяли степень кристаллизации, влияя тем самым на скорость биорезорбции(Guarino V. et al., 2010). Химическое «сшивание» компонентов скаффолда такжеможет замедлить скорость биорезорбции. Как показал Y. Wang и соавт. (Wang Y.et al., 2006), при изготовлении композиционных материалов с неорганическиминаполнителями (биоактивное стекло) и органической матрицей (коллагена игиалуроновой кислоты) снижается их гидрофильность, тем самым увеличиваявремя биорезорбции (Lam C.X.F. et al., 2009; Guarino V. et al., 2010; EbrahimianHosseinabadi M. et al., 2011).

Кроме того, повышенное содержание наполнителяили уменьшение размера наполнителя увеличивает площадь поверхности,доступнойдлягидролитическойдеструкции,чтоповышаетскоростьбиорезорбции скаффолда (El-Kady A.M. et al., 2010; Misra S.K. et al., 2010; Fu S.-Z.et al., 2013). Стоит также принять во внимание исследование H. Niiranen и др.которые показали, что деградация скаффолдов на основе ПКЛ была болеевыраженной in vivo по сравнению с in vitro, так как присутствие клеток,ферментов, физиологической жидкости и так далее в естественных условияхспособствует биорезорбции матриц подобного типа (Niiranen H.

et al., 2004).С точки зрения механики синтетические композитные материалы считаютсяанизотропами, так как их свойства меняются в зависимости от направлениянагрузки. Как правило, включение наполнителей в полимерный скаффолд можетувеличить его механическую прочность (Shi X. et al., 2007; Zhou Y. et al., 2007).Тем не менее это оправдано только в том случае, если наполнитель не превышаетпороговую нагрузку, что зависит от соотношения композита и включенного в33него вещества (Misra S.K.

et al., 2010; Vozzi G., Corallo C., 2013; Mattioli-BelmonteM. et al., 2012). Размер наполнителя может также влиять на механическиесвойства композита. Как показали исследования S.K. Misra (Misra S.K. et al., 2008)и J.H. Jo (Jo J.H. et al., 2009), включенное наноструктурированное биоактивноестекло в полимерный скаффолд, демонстрирует более высокую механическуюпрочность по сравнению с полимерной матрицей со встроенным в еѐ структурубиоактивным стеклом микронного размера.Таким образом, при использовании синтетических композитных матрицможно моделировать механических параметры композитных материалов с учетомбиомеханических особенностей области предполагаемого применения скаффолда,что является несомненным преимуществом по сравнению с естественнымиполимерами, особенно при стимуляции репаративных процессов в скелетныхсоединительных тканях.1.5.