Создание Тканеинженерного Эквивалента Костной Ткани И Перспективы Его Использования В Травматологии И Ортопедии

Abstract

Objective. To present experimental prototypes of tissueengineered bone equivalent (TEBE) based on nanostructured bioresorbable synthetic polymer cellular matrices (BSPCMs) and osteogenic differentiated cells created to repair bone defects. Material and Methods. Nanostructured BSPCMs were developed and produced, which further served as the basis for creating TEBE. Cultured cells were transferred on the surface of nanostructured matrix, where patterns of their growth, expansion, and behavior were studied. Topography and surface properties of TEBE prototypes were investigated using methods of light-optical, scanning electron, and atomic force microscopy. Results. A possibility of creating experimental TEBE prototype based on BSPCM, which copies to the maximum extent the bone structure at the micro-and nanoscales is shown. Surface of the BSPCM was additionally nanostructured by formation of longitudinally oriented nano-trenches, to increase adhesion and osteoconductive properties. Conclusion. A strategy for creating nanostructured BSP-CM and TEBE was developed, and experimental prototypes suitable for further investigations to form biodegradable implants for needs of traumatology, orthopaedics, and spine medicine were produced. Key Words: matrix, scaffold, bone, tissue engineering, photolithography.Hir. Pozvonoc. 2014; (3):77-85. Цель исследования.Анализ экспериментальных об-разцов тканеинженерного эквивалента костной ткани (ТЭКТ) на основе наноструктурированных биорезор-бируемых синтетических полимерных клеточных матриц (БСПКМ) и остеогенных дифференцированных клеток для возмещения дефектов кости. Материал и методы. Разработаны и получены нано-структурированные БСПКМ, которые послужили ос-новой для создания ТЭКТ. Осуществлен перенос куль-тивируемых клеток на поверхность БСПКМ, изучены закономерности клеточного роста, экспансии, клеточ-ного поведения на поверхности БСПКМ. Выполнено изучение рельефа поверхности и заданных свойств об-разцов ТЭКТ с использованием методов светоопти-ческой, сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии. Результаты. Показана возможность создания экспери-ментального образца ТЭКТ на основе БСПКМ, который максимально копирует структуру костной ткани на ми-кро-и наноуровне. Поверхность БСПКМ имела допол-нительную наноструктурированность из-за нанесения продольных наноканавок, направленную на увеличение адгезивных и остеокондуктивных свойств. Заключение. Разработана стратегия создания БСПКМ и ТЭКТ, получены экспериментальные образцы, пригод-ные для дальнейших исследований с целью формирова-ния биодеградируемых имплантатов для нужд травмато-логии и ортопедии, вертебрологии.

Analysis of the Perfusion Properties of the Scaffold

“…В соответствии с принципами клеточной и тканевой инженерии саффолды для регенерации кости должны иметь следующие свойства: биосовместимость, остеоиндуктивность, функционализация -включение в состав матрикса биологически активных молекул ростовых факторов, микроэлементов, аптамеров, определяющих образование кости и кровеносных сосудов при соответствующих прочностных характеристиках. Также широко используются подходы с механостимуляцией, предимплантационной васкуляризацией, включение элементов нано-и микротопографии, улучшающих адгезию клеток, их пролиферацию, дифференцирование в направлениях остео-и ангиогенеза [6][7][8][9][10].…”

Materials and Methods of Bone Tissue Engineering

“…Показана возможность использования полилактида и поликапролактона для получения клеточных матриц методом импринт-литографии и возможность применения данных матриц для культивирования клеток [3,40].…”