kpcczКомплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеванийComplex Issues of Cardiovascular Diseases2306-12782587-9537Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”10.17802/2306-1278-2015-4-34-41kpccz-149Research ArticleКУЗБАССКОМУ КАРДИОЦЕНТРУ - 25 ЛЕТKUZBASS CARDIOLOGY CENTRE IS 25 YEARS OLDСРАВНИТЕЛЬНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ IN VITRO БИОДЕГРАДИРУЕМЫХ СОСУДИСТЫХ ИМПЛАНТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТКАНЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИCOMPARATIVE IN VITRO TESTING OF BIODEGRADABLE VASCULAR GRAFTS FOR TISSUE ENGINEERING APPLICATIONSАНТОНОВАЛариса ВалерьевнаANTONOVALarisa V.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

antolv@kemcardio.ruСЕВОСТЬЯНОВАВ. В.SEVOSTYANOVAV. V.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

СЕЙФАЛИАНА. М.SEIFALIANA. M.

Лондон

London

МАТВЕЕВАВ. Г.MATVEEVAV. G.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

ВЕЛИКАНОВАЕ. А.VELIKANOVAE. A.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

СЕРГЕЕВАЕ. А.SERGEEVAE. A.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

ГЛУШКОВАТ. В.GLUSHKOVAT. V.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

КРИВКИНАЕ. О.KRIVKINAE. O.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

НАСОНОВАМ. В.NASONOVAM. V.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

ШИШКОВАД. К.SHISHKOVAD. K.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

КУДРЯВЦЕВАЮ. А.KUDRYAVTSEVAYU. A.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

БАРБАРАШО. Л.BARBARASHO. L.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

БАРБАРАШЛ. С.BARBARASHL. S.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»РоссияFederal State Budgetary Scientific Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular DiseasesRussian FederationУниверситетский колледж ЛондонаВеликобританияUniversity College LondonUnited Kingdom201525112015043441Copyright © АНТОНОВА Л.В., СЕВОСТЬЯНОВА В.В., СЕЙФАЛИАН А.М., МАТВЕЕВА В.Г., ВЕЛИКАНОВА Е.А., СЕРГЕЕВА Е.А., ГЛУШКОВА Т.В., КРИВКИНА Е.О., НАСОНОВА М.В., ШИШКОВА Д.К., КУДРЯВЦЕВА Ю.А., БАРБАРАШ О.Л., БАРБАРАШ Л.С., 20152015АНТОНОВА Л.В., СЕВОСТЬЯНОВА В.В., СЕЙФАЛИАН А.М., МАТВЕЕВА В.Г., ВЕЛИКАНОВА Е.А., СЕРГЕЕВА Е.А., ГЛУШКОВА Т.В., КРИВКИНА Е.О., НАСОНОВА М.В., ШИШКОВА Д.К., КУДРЯВЦЕВА Ю.А., БАРБАРАШ О.Л., БАРБАРАШ Л.С.ANTONOVA L.V., SEVOSTYANOVA V.V., SEIFALIAN A.M., MATVEEVA V.G., VELIKANOVA E.A., SERGEEVA E.A., GLUSHKOVA T.V., KRIVKINA E.O., NASONOVA M.V., SHISHKOVA D.K., KUDRYAVTSEVA Y.A., BARBARASH O.L., BARBARASH L.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nii-kpssz.com/jour/article/view/149

На основе поликапролактона (ПКЛ) и композиции полигидроксибутирата/валерата и поликапролактона (ПГБВ/ПКЛ) методом электроспиннинга изготовлены сосудистые графты диаметром 2 мм. Структура поверхности графтов изучена методом сканирующей электронной микроскопии, физико-механические свойства – на разрывной машине (n=20), вязкоэластические свойства – на установке артериального пульсирующего потока (n=12). Оценена гемосовместимость и тромборезистентность внутренней поверхности графтов (n=12). С использованием культуры эндотелиальных клеток линии Ea.hy 926 изучены адгезивные характеристики и жизнеспособность клеток, культивируемых на полимерных матриксах в течение 6 суток.

Разработанные ПКЛ- и ПГБВ/ПКЛ-графты состояли из полимерных нитей диаметром до 4 мкм, которые при своем хаотичном расположении формировали поры размером до 40 мкм. ПКЛ-графты были в 2,7 раза менее прочными, но в 10,7 раза более эластичными, чем аутовены (p<0,001). Жесткость ПКЛ-графтов 2,9 раза превысила жесткость аутовен (р<0,001). Добавление в полимерный состав графтов ПГБВ способствовало повышению прочности материала в 1,9 раза и снижению его относительного удлинения в 1,8 раза (р<0,001). Жесткость материала при этом возросла в 6,9 раза (р<0,001). Вязкоэластические свойства полимерных графтов статистически значимо отличались от вязкоэластических свойств артерий (p<0,001), однако были с ними более схожи, чем с аналогичными свойствами сосудистых имплантов из Dacron и ePTFE. После контакта с кровью на внутренней поверхности ПГБВ/ПКЛ-матриксов обнаружили минимальное количество протеинов и форменных элементов крови, активации тромбоцитов не происходило. На поверхности ПКЛ-матриксов отмечена активация тромбоцитов и большее количество белка. После культивиро- вания клеток линии Ea.hy 926 на поверхности ПКЛ-матриксов абсолютное количество клеток оказалось в 1,5 раза меньше, чем на культуральном пластике. Введение в состав полимерной композиции ПГБВ привело к увеличению количества адгезированных клеток, которые располагались как на поверхности, так и внутри матриксов. Достоверного снижения клеточной жизнеспособности при культивировании на полимерных матриксах не отмечено.

We prepared polycaprolactone (PCL) and polyhydroxybutyrate/valerate (PHBV)/polycaprolactone (PCL) 2 mm vascular grafts using electrospinning. The structure of the graft surface along with the physico-mechanical and viscoelastic properties were investigated by scanning electron microscopy, universal testing machine (n=20), and arterial pulsatile flow circuit (n=12), respectively. We also assessed hemocompatibility and thromboresistance of the inner graft surface (n=12). Cell adhesion and viability were investigated using EA.hy 926, an endothelial cell line that was cultured on the cultural plate, PCL, and PHBV/PCL scaffolds during 6 days.

PCL and PHBV/PCL grafts consisted of ≤ 4 μm diameter fibers which were randomly distributed and formed ≤ 40 μm diameter pores. The durability, elasticity, and stiffness of PCL grafts were 2,7-fold lower, 10,7-fold higher, and 2,9-fold higher, respectively, compared to autologous saphenous veins (р<0,001). However, the durability, elasticity, and stiffness of PHBV/PCL grafts were 1,9-fold higher, 1,8-fold lower, and 6,9-fold higher in comparison with PCL grafts (р<0,001). Viscoelastic properties of both PCL and PHBV/PCL grafts differed from native arteries (p<0,001) but were more similar to them then Dacron and ePTFE grafts. After the contact with blood, inner surface of PHBV/PCL grafts contained minimal amount of proteins and blood cells, and there were no signs of platelet activation. However, PCL grafts contained a high amount of proteins and induced platelet activation. After 6 days of culture, the number of EA.hy 926 cells was lower on PCL scaffolds compared to the PHBV/PCL scaffolds and cultural plate; the viability of the cells was similar.

биодеградируемые полимерысосудистый имплант малого диаметрабиосовместимостьbiodegradable polymerssmall-diameter vascular graftbiocompatibilityРоссийский научный фонд, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»ReferencesБокерия Л. А., Гудкова Р. Г. Сердечно-сосудистая хирургия 2013. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. M.; 2014. Bokeriya L. A., Gudkova R. G. Serdechno-sosudistaya khirurgiya 2013. Bolezni i vrozhdennye anomalii sistemy krovoobrashcheniya. M.; 2014.Бокерия Л. А., Гудкова Р. Г. Сердечно-сосудистая хирургия 2013. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. M.; 2014. Bokeriya L. A., Gudkova R. G. Serdechno-sosudistaya khirurgiya 2013. Bolezni i vrozhdennye anomalii sistemy krovoobrashcheniya. M.; 2014.Desai M., Seifalian A. M., Hamilton G. Role of prosthetic conduits in coronary artery bypass grafting. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2011; 40 (2): 394–398.Desai M., Seifalian A. M., Hamilton G. Role of prosthetic conduits in coronary artery bypass grafting. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2011; 40 (2): 394–398.Бокерия Л. А., Беришвили И. И., Солнышков Л. Э. и др. Повторные операции у больных ишемической болезнью сердца – современное состояние проблемы. Бюллетень НЦССХ им. Бакулева РАМН. 2009; 10(3): 5–27. Bokeriya L. A., Berishvili I. I., Solnyshkov L. E. i dr. Povtornye operatsii u bol’nykh ishemicheskoy bolezn’yu serdtsa – sovremennoe sostoyanie problemy. Byulleten’ NTsSSKh im. Bakuleva RAMN. 2009; 10(3): 5–27.Бокерия Л. А., Беришвили И. И., Солнышков Л. Э. и др. Повторные операции у больных ишемической болезнью сердца – современное состояние проблемы. Бюллетень НЦССХ им. Бакулева РАМН. 2009; 10(3): 5–27. Bokeriya L. A., Berishvili I. I., Solnyshkov L. E. i dr. Povtornye operatsii u bol’nykh ishemicheskoy bolezn’yu serdtsa – sovremennoe sostoyanie problemy. Byulleten’ NTsSSKh im. Bakuleva RAMN. 2009; 10(3): 5–27.Hasan A., Memic A., Annabi N., Hossain M., Haul A., Dokmeci M. R. et al. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomater. 2014; (10): 11–25.Hasan A., Memic A., Annabi N., Hossain M., Haul A., Dokmeci M. R. et al. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomater. 2014; (10): 11–25.Catto V., Fare S., Freddi G., Tanzi M. C. Vascular tissue engineering: recent advances in small diameter blood vessel regeneration. ISRN Vasc. Med. 2014; Article ID 923030: 1–27. http://dx.doi.org/10.1155/2014/923030.Catto V., Fare S., Freddi G., Tanzi M. C. Vascular tissue engineering: recent advances in small diameter blood vessel regeneration. ISRN Vasc. Med. 2014; Article ID 923030: 1–27. http://dx.doi.org/10.1155/2014/923030.Patel H., Bonde M., Srinivasan G. Biodegradable Polymer Scaffold for Tissue Engineering. Trends Biomater. Artif. Organs. 2011; 25 (1): 20–29.Patel H., Bonde M., Srinivasan G. Biodegradable Polymer Scaffold for Tissue Engineering. Trends Biomater. Artif. Organs. 2011; 25 (1): 20–29.Seifalian F. M., Salacinski H. J., Tiwari A., Edwards A., Bowald S., Hamilton G. In vivo biostability of a poly(carbonate-urea)urethane graft. Biomatererials. 2003; (24): 2549–2557.Seifalian F. M., Salacinski H. J., Tiwari A., Edwards A., Bowald S., Hamilton G. In vivo biostability of a poly(carbonate-urea)urethane graft. Biomatererials. 2003; (24): 2549–2557.ГОСТ Р ИСО 10993-4-2009. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 4. Исследование изделий, взаимодействующих с кровью. C. 16. GOST R ISO 10993-4-2009. Izdeliya meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deystviya meditsinskikh izdeliy. Chast’ 4. Issledovanie izdeliy, vzaimodeystvuyushchikh s krov’yu. C. 16.ГОСТ Р ИСО 10993-4-2009. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 4. Исследование изделий, взаимодействующих с кровью. C. 16. GOST R ISO 10993-4-2009. Izdeliya meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deystviya meditsinskikh izdeliy. Chast’ 4. Issledovanie izdeliy, vzaimodeystvuyushchikh s krov’yu. C. 16.Шоно Н. И. Метод определения белка по Бредфорду: область применения, преимущества, недостатки. Лабораторное дело. 1989; (4): 4–7. Shono N. I. Metod opredeleniya belka po Bredfordu: oblast’ primeneniya, preimushchestva, nedostatki. Laboratornoe delo. 1989; (4): 4-7.Шоно Н. И. Метод определения белка по Бредфорду: область применения, преимущества, недостатки. Лабораторное дело. 1989; (4): 4–7. Shono N. I. Metod opredeleniya belka po Bredfordu: oblast’ primeneniya, preimushchestva, nedostatki. Laboratornoe delo. 1989; (4): 4-7.Tai N. R., Salacinski H. J., Edwards A., Hamilton G., Seifalian A. M. Compliance properties of conduits used in vascular reconstruction. Br. J. Surg. 2000; (87): 1516–1524.Tai N. R., Salacinski H. J., Edwards A., Hamilton G., Seifalian A. M. Compliance properties of conduits used in vascular reconstruction. Br. J. Surg. 2000; (87): 1516–1524.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.