Оценка цитотоксичности полимерных матриксов, пригодных для изготовления сосудистых протезов малого диаметра

Цель. В условиях in vitro оценить цитотоксичность матриксов из поликапролактона и полиуретана.

Материалы и методы. Полимерные матриксы изготавливали методом электроспиннинга из 12% раствора поли(ε-капролактона) или 12% раствора полиуретана. Для изучения структуры поверхности на образцы матриксов наносили токопроводящее Au/Pd покрытие и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа. Оценку цитотоксичности образцов матриксов проводили на культуре клеток линии Ea.hy 926, клетки высевали на поверхность матриксов и культивировали в течение 3 суток. Оценивали жизнеспособность клеточной культуры методом МТТ, пролиферативную активность клеток, плотность клеточной культуры. На аппарате xCelligence клетки культивировали в присутствии исследуемых образцов матриксов, оценивали динамику роста клеточной культуры в режиме реального времени.

Результаты. При анализе поверхности полимерных матриксов методом электронной микроскопии было показано, что матриксы из поликапролактона характеризуются большей вариабельностью толщины нитей и значительно большим размером пор. Нити полиуретана формируют плотное полотно с более ровной поверхностью. При проведении исследования в условиях прямого контакта клеток с материалом матриксы из PCL значительно превосходили по биосовместимости матриксы из PU практически по всем исследованным показателям. По способности поддерживать адгезию клеток на поверхности матриксы из PCL не отличались от культурального пластика, составлявшего группу контроля; также были получены высокие значения жизнедеятельности клеток в тесте МТТ. Разница в уровне пролиферации клеток между матриксами была не настолько выраженной, при этом и PCL и PU матриксы значительно отличались от контроля. При проведении анализа в условиях непрямого контакта не было получено данных о цитотоксическом действии образцов матриксов.

Заключение. Матриксы из поликапролактона и полиуретана не проявляли цитотоксического действия и могут быть использованы для изготовления полимерных каркасов сосудистых протезов.

1. Kitsuka T., Hama R., Ulziibayar A., Matsuzaki Y., Kelly J., Shinoka T. Clinical Application for Tissue Engineering Focused on Materials. Biomedicines. 2022;10(6):1439. https://doi.org/10.3390/biomedicines10061439

2. Moore M.J., Tan R.P., Yang N., Rnjak-Kovacina J., Wise S.G. Bioengineering artificial blood vessels from natural materials. Trends Biotechnol. 2022;40(6):693-707. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2021.11.003

3. Pashneh-Tala S., MacNeil S., Claeyssens F. The Tissue-Engineered Vascular Graft-Past, Present, and Future. Tissue Eng. Part B Rev. 2016;22(1):68-100. https://doi.org/10.1089/ten.teb.2015.0100

4. 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

5. Антонова Л.В., Барбараш О.Л., Барбараш Л.С. Тканеинженерные конструкции для нужд сердечно-сосудистой хирургии: возможности персонификации и перспективы использования. Вестник Российской академии медицинских наук. 2023;78(2):141- 150. https://doi.org/10.15690/vramn7578

6. Tan W., Boodagh P., Selvakumar P.P., Keyser S. Strategies to counteract adverse remodeling of vascular graft: A 3D view of current graft innovations. Front. Bioeng. Biotechnol. 2023;10:1097334. https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.1097334

7. Di Francesco D., Pigliafreddo A., Casarella S., Di Nunno L., Mantovani D., Boccafoschi F. Biological Materials for Tissue-Engineered Vascular Grafts: Overview of Recent Advancements. Biomolecules. 2023;13(9):1389. https://doi.org/10.3390/biom13091389

8. Antonova L.V., Sevostyanova V.V., Mironov A.V., Krivkina E.O., Velikanova E.A., Matveeva V.G., Glushkova T.V., Elgudin Ya.L., Barbarash L.S. In situ vascular tissue remodeling using biodegradable tubular scaffolds with incorporated growth factors and chemoattractant molecules. Комплексные проблемы сердечнососудистых заболеваний. 2018;7(2):25-36. (In Russ). https://doi.org/10.17802/2306-1278-2018-7-2-25-36

9. Antonova L.V., Sevostianova V.V., Silnikov V.N., Krivkina E.O., Velikanova E.A., Mironov A.V., Shabaev A.R., Senokosova E.A., Khanova M.Yu., Glushkova T.V., Akentieva T.N., Sinitskaya A.V., Markova V.E., Shishkova D.K., Lobov A.A., Repkin E.A., Stepanov A.D., Kutikhin A.G., Barbarash L.S. Comparison of the patency and regenerative potential of bio-degradable vascular prostheses of different polymer composi-tions in an ovine model. Int. J. Mol. Sci. 2023;24(10):8540. https://doi.org/10.3390/ijms24108540

10. Watanabe T., Sassi S., Ulziibayar A., Hama R., Kitsuka T., Shinoka T. The Application of Porous Scaffolds for Cardiovascular Tissues. Bioengineering (Basel). 2023;10(2):236. https://doi.org/10.3390/bioengineering10020236

11. ГОСТ ISO 10993-5-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 5. Исследования на цитотоксичность: методы in vitro [Электронный ресурс]. М.: Стандартинформ, 2024. Ссылка активна на 15.04.2024. https://www.lamsystems-lto.ru/files/pdf/gost/10993-5-2011.pdf

12. Чудинов В.С., Кондюpина И.В., Шаpдаков И.Н., Cвиcтков А.Л., Оcоpгина И.В., Кондюpин А.В. Полиуретан для медицинского применения, модифицированный плазменно-ионной обработкой. Биофизика. 2018; 63(3):444-454.

13. Ferrari M., Cirisano F., Morán M.C. Mammalian Cell Behavior on Hydrophobic Substrates: Influence of Surface Properties. Colloids Interfaces. 2019;3(48). https://doi.org/10.3390/colloids3020048