Модификация поверхности полимерных сосудистых графтов фибрином не уменьшает их тромборезистентность

Цель исследования сравнить биосовместимость и параметры адгезии и агрегации тромбоцитов к поверхности полимерных сосудистых графтов малого диаметра из смеси поли(3-гидроксибутирата-ко-3-гидроксивалерата) и поли(ε-капролактона) без и с модификацией поверхности фибрином.

Материалы и методы. Графты диаметром 4 мм изготавливали методом электроспиннинга из поли(3-гидроксибутирата-ко-3-гидроксивалерата) и поли(ε-капролактона) в соотношении 1:2, растворенных в 1,1,1,3,3,3-гексафтор-2-пропаноле. Коллаген I типа вводился в состав внутренней трети стенки графтов путем раздельной подачи полимерной смеси и раствора коллагена в двух отдельных шприцах с конечной концентрацией коллагена 5 мг/мл. Из крови условно здоровых доноров получали фибриноген методом криопреципитации. Стерильные полимерные каркасы пропитывали раствором фибриногена и погружали в тромбин-кальциевую смесь для полимеризации. Для оценки биосовместимости на поверхность графтов засевали культуру эндотелиальных клеток коронарной артерии человека, в дальнейшем оценивали плотность заселения клеток на основе окрашивания ядерным красителем DAPI и подсчета количества клеток на единицу площади поверхности. Для оценки гемосовместимости графты инкубировали с плазмой, полученной из свежей донорской цитратной крови. Измерение степени агрегации осуществляли с помощью анализатора агрегации тромбоцитов. Оценку морфологии поверхности, а также адгезии и активации тромбоцитов проводили с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Результаты. Фибрин покрывал полимерный графт плотным слоем, образуя поверхность, пригодную для адгезии и роста клеток. Фибриновое покрытие повышало биосовместимость графта, что проявилось в увеличении плотности популяции эндотелиальных клеток, культивированных на поверхности модифицированных графтов, по сравнению с немодифицированными. Показано, что покрытие поверхности фибрином не увеличивало агрегацию тромбоцитов, а также их адгезию и активацию по сравнению с немодифицированными образцами и таким образом не уменьшало тромборезистентность сосудистого графта. Полученные данные позволяют рассматривать модификацию фибрином как перспективный подход в разработке персонифицированного сосудистого протеза малого диаметра.

Заключение. Модификация фибрином полимерных графтов из смеси поли(3-гидроксибутирата-ко-3-гидроксивалерата), поли(ε-капролактона) и коллагена увеличивает биосовместимость поверхности и не уменьшает тромборезистентность.

1. Taggart DP. Current status of arterial grafts for coronary artery bypass grafting. Ann Cardiothorac Surg. 2013;2(4):427-430. https://doi.org/10.3978/j.issn.2225-319X.2013.07.21

2. Fisher MB, Mauck RL. Tissue engineering and regenerative medicine: recent innovations and the transition to translation. Tissue Engineering Part B Reviews. 2013;19(1):1-13. https://doi.org/10.1089/ten.TEB.2012.0723

3. Melchiorri AJ, Hibino N, Fisher JP. Strategies and techniques to enhance the in situ endothelialization of small-diameter biodegradable polymeric vascular grafts. Tissue Eng Part B Rev. 2013;19(4):292-307. https://doi.org/10.1089/ten.TEB.2012.0577

4. Chen L, Yan C, Zheng Z. Functional polymer surfaces for controlling cell behaviors. Materialstoday. 2018;21(1):38-59. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.mattod.2017.07.002. Accessed: April 27, 2020.

5. Arimura S, Kawahara K, Biswas KK, Abeyama K, Tabata M, Shimoda T, Ogomi D, Matsusaki M, Kato S, Ito T, Sugihara K, Akashi M, Hashiguchi T, Maruyama I. Hydroxyapatite formed on/in agarose gel induces activation of blood coagulation and platelets aggregation. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2007;81(2):456-61. https://doi.org/10.1002/jbm.b.30684

6. Ren X, Feng Y, Guo J, Wang H, Li Q, Yang J, Hao X, Lv J, Ma N, Li W. Surface modification and endothelialization of biomaterials as potential scaffolds for vascular tissue engineering applications. Chem Soc Rev. 2015;44(15):5680-5742. https://doi.org/10.1039/c4cs00483c

7. Jung F, Braune S, Lendlein A. Haemocompatibility testing of biomaterials using human platelets. Clin Hemorheol Microcirc. 2013;53(1-2):97-115. https://doi.org/10.3233/CH-2012-1579

8. ГОСТ Р ИСО 10993-4-2009. Группа Р20. Национальный стандарт Российской Федерации Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 4. Исследования изделий, взаимодействующих с кровью: национальный стандарт Российской Федерации. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. М.: Стандартинформ; 2010:IV. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200078398. Ссылка активна на 25.04.2020.

9. Kundu B, Schlimp CJ, Nürnberger S, Redl H, Kundu SC. Thromboelastometric and platelet responses to silk biomaterials. Sci Rep. 2014;4:4945. https://doi.org/10.1038/srep04945

10. Laloy J, Haguet H, Alpan L, Raichman D, Dogné JM, Lellouche JP. Impact of functional inorganic nanotubes f-INTs-WS2 on hemolysis, platelet function and coagulation. Nano Converg. 2018;5(1):31. Available at: https://doi.org/10.1186/s40580-018-0162-1. Accessed: 27 April, 2020.

11. Laloy J, Minet V, Alpan L, Mullier F, Beken S, Toussaint O, Lucas S, Dogné JM. Impact of Silver Nanoparticles on Haemolysis, Platelet Function and Coagulation. Nanobiomedicine (Rij). 2014;1:4. https://doi.org/10.5772/59346