Матвеева Вера Геннадьевна - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины.
Сосновый бульвар 6, Кемерово, 650002
Vera G. Matveeva - PhD, Senior Researcher at the Laboratory of Cell Technologies, Department of Experimental Medicine, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002
Сенокосова Евгения Андреевна - кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины.
Сосновый бульвар 6, Кемерово, 650002
Evgenia A. Senokosova - PhD, Researcher at the Laboratory of Cell Technologies, Department of Experimental Medicine, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002
Ханова Марьям Юрисовна - младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины.
Сосновый бульвар 6, Кемерово, 650002
Maryam Y. Khanova - Junior Researcher at the Laboratory of Cell Technologies, Department of Experimental Medicine, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002
Глушкова Татьяна Владимировна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов отдела экспериментальной медицины.
Сосновый бульвар 6, Кемерово, 650002
Tatyana V. Glushkova - PhD, Senior Researcher at the Laboratory of Novel Biomaterials, Department of Experimental Medicine, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002
Антонова Лариса Валерьевна - доктор медицинских наук, заведующая лабораторией клеточных технологий отдела экспериментальной медицины.
Сосновый бульвар 6, Кемерово, 650002
Larisa V. Antonova - PhD, Head of the Laboratory of Cell Technologies, Department of Experimental Medicine, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002
Основные положения. Нами предложен и запатентован способ получения полностью аутологичного фибрина без использования экзогенного тромбина, который представляет интерес для реализации персонифицированного подхода в тканевой инженерии. Такой фибрин помимо отсутствия риска переноса инфекции и запуска иммунных реакций обладает большими прочностью и устойчивостью к деградации, а также лучшей гемосовместимостью по сравнению с фибрином, полимеризованным с помощью экзогенного тромбина, что является несомненным преимуществом при его применении в качестве модифицирующего покрытия протезов сосудов малого диаметра.
Актуальность. Аутологичный фибрин может выступать в качестве модифицирующего покрытия для придания биомиметических свойств различным полимерам, используемым в сосудистой инженерии. Традиционно полимеризацию фибриногена выполняют с помощью внесения экзогенного тромбина и хлорида кальция. Запатентованный нами способ получения фибрина без экзогенного тромбина позволяет получить полностью аутологичный материал, не имеющий риска переноса инфекций. Различия в способах полимеризации могут менять свойства фибрина.
Цель. Сравнить наиболее важные для сосудистой инженерии свойства фибрина, полученного различными способоми: с использованием эндогенного (ФЭнТр) и экзогенного (ФЭкТр) тромбина in vitro.
Материалы и методы. Преципитат фибриногена выделяли методом этаноловой преципитации с низкой концентрацией этанола. Содержание фибриногена в преципитате нормировали до конечной концентрации в фибрине 30 мг/мл. Полимеризацию ФЭкТр выполняли путем внесения в преципитат 50 МЕ/мл тромбина и 0,2% хлорида кальция, ФЭнТр – только добавлением 0,2% хлорида кальция. Прочностные свойства образцов тестировали на разрывной машине Z (Zwick/Roell). Структуру фибрина изучали с помощью сканирующей электронной микроскопии, проводили количественный анализ размера пор и волокон, плотность точек ветвления. Количественное содержание XIII фактора в плазме и полученном преципитате определяли методом иммуноферментного анализа. Активность XIII фактора исследовали по формированию γ-γ-сшивок методом SDS-PAGE, устойчивости образцов к протеолитической и фибринолитической деградации. Оценивали способность ФЭнТр и ФЭкТр активировать контактную коагуляцию и агрегацию тромбоцитов.
Результаты. В структуре образцов ФЭнТр преобладали более тонкие волокна, при этом образцы отличались большими прочностью и жесткостью. Описанные особенности могут быть связаны с более эффективной активацией XIII фактора, что подтверждается формированием большего количества γ-γ-димеров в образцах ФЭнТр, а также устойчивостью к протеолитической деградации по сравнению с ФЭкТр. Кроме того, образцы ФЭнТр in vitro меньше активировали тромбоциты по сравнению с ФЭкТр.
Заключение. Способ полимеризации фибрина с помощью эндогенного тромбина позволяет получить полностью аутологичный материал, который, по сравнению с фибрином, полимеризованным традиционным способом, обладает лучшими физико-механическими свойствами, стойкостью к протеолитической деградации и более низкой тромбогенностью.
Highlights. We have proposed and patented a method for obtaining fully autologous fibrin without the use of exogenous thrombin, which can be implemented within the framework of a personalized approach in tissue engineering. Such fibrin, in addition to lower risk of infection and inflammation, possesses greater strength and resistance to degradation, as well as better hemocompatibility compared to fibrin polymerized with exogenous thrombin, which is an undoubted advantage when used as a coating for small-diameter vascular grafts.
Background. Autologous fibrin can be used as a coating to impart biomimetic properties to various polymers used in vascular tissue engineering. Traditionally, fibrinogen polymerization is performed with the addition of exogenous thrombin and calcium chloride. Our patented method of obtaining fibrin without the use of exogenous thrombin allows us to obtain a completely autologous material that does not have the risk of infection. The differences in methods polymerization can change the fibrin properties.
Aim. To compare the most important properties of vascular tissue engineering of fibrin obtained by various methods: using endogenous thrombin and exogenous thrombin in vitro.
Methods. The fibrinogen precipitate was obtained with ethanol precipitation method using low concentration of ethanol. The content of fibrinogen in the precipitate was normalized to a final concentration in fibrin of 30 mg/mL. Polymerization of fibrin polymerized with exogenous thrombin was performed by adding 50 U/ mL and 0.2% calcium chloride to the thrombin precipitate, fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin only by adding 0.2% calcium chloride. The strength properties of the samples were tested on a Z tensile tester (Zwick/ Roell). The structure of fibrin was studied using scanning electron microscopy, a quantitative analysis of the size of pores and fibers, the density of branching points was carried out. The quantitative content of FXIII in plasma and the resulting precipitate was determined by ELISA. FXIII activity was studied by the formation of γ-γ crosslinks by SDS-PAGE, the resistance of samples to proteolytic and fibrinolytic degradation. The ability of fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin and fibrin polymerized with exogenous thrombin to activate contact coagulation and platelet aggregation was evaluated.
Results. Thinner fibers predominated in the structure of the fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin samples, while the samples were distinguished by greater strength and stiffness. The described features may be associated with a more efficient activation of FXIII, which is confirmed by the formation of a larger number of γ-γ dimers in fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin samples, as well as resistance to proteolytic degradation compared to fibrin polymerized with exogenous thrombin. Moreover, fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin samples in vitro activated platelets less than fibrin polymerized with exogenous thrombin.
Conclusion. The method for obtaining and polymerizing fibrin using endogenous thrombin makes it possible to obtain a completely autologous material that has better physical and mechanical properties, resistance to proteolytic degradation and lower thrombogenicity compared to traditional fibrin polymerization.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.