650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6 Тел: 8 (3842) 64-38-02
6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002, Russian Federation Tel. +7 (3842) 64-38-02
Важной задачей тканевой инженерии кровеносных сосудов является поиск материалов для изготовления искусственного матрикса, применяемого в качестве основы для восстановления тканей. Особый интерес представляет модификация матриксов для создания биологически активной среды в месте имплантации. Возможным решением данной проблемы может стать комбинирование биодеградируемых полимеров, ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул.
Цель. Оценить реакцию окружающих тканей на нетканные матриксы из полигидроксибутирата/валерата (ПГБВ) и поликапролактона (ПКЛ) с VEGF, bFGF и SDF -1α, имплантированные на переднюю поверхность сердца крыс.
Материалы и методы. Нетканные матриксы ПГБВ/ПКЛ, немодифицированные и модифицированные сосудистым эндотелиальным фактором роста (VEGF), основным фактором роста фибробластов (bFGF) или хемоаттрактантной молекулой SDF -1α, изготавливали методом двухфазного электроспиннинга и имплантировали на переднюю поверхность сердца крыс сроком на 2 недели, 1, 2 и 3 месяца. По истечении срока наблюдения матриксы эксплантировали с прилежащими тканями и проводили гистологическое исследование.
Результаты. Имплантация пустых и биофункционализированных ПГБВ/ПКЛ-матриксов не вызывала местной воспалительной реакции. В матриксах с VEGF и прилежащих к ним тканях отмечали активный ангиогенез на протяжении 3 месяцев. Образцы этой группы отличались умеренной клеточной инфильтрацией. ПГБВ/ПКЛ+bFGF-матриксы были значительно заселены фибробластами и окружены наиболее выраженной соединительнотканной капсулой. В матриксах с инкорпорированным SDF -1α наблюдали активную инфильтрацию клетками, синтезирующими внеклеточный матрикс, и неоангиогенез с образованием более крупных кровеносных сосудов относительно всех исследуемых образцов. Таким образом, инкорпорированные молекулы после высвобождения из матрикса проявляли биологическую активность в окружающих тканях в течение всего эксперимента.
Заключение. Введение ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул в биодеградируемые полимеры позволяет создавать тканеинженерные матриксы, обладающие бионаправленностью своего действия. Данный подход с использованием VEGF, bFGF и SDF -1α может быть использован в разработке функционально активного биодеградируемого сосудистого графта, способствующего формированию in situ ткани de novo после имплантации.
Search of an ideal polymer for the preparation of the artificial scaffolds is an important goal of vascular tissue engineering. Biofunctionalization of the scaffolds may assist in creation of the bioactive environment at the site of implantation. Combination of biodegradable polymers and growth factors may be an appropriate approach for the directed regeneration of the vascular tissues.
Purpose. To assess tissue reaction to nonwoven scaffolds prepared from poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV)/polycaprolactone (PCL) with vascular endothelial growth factor (VEGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), and stromal-derived growth factor-1α (SDF -1α) implanted into the rat pericardial sac.
Materials and methods. Nonwoven PHBV/PCL scaffolds with and without VEGF, bFGF, and SDF -1α were prepared using electrospinning and implanted into the rat pericardial sac for 2 weeks, 1, 2, and 3 months with the further histological examination.
Results. Implantation of the scaffolds did not cause any inflammatory reaction. We detected an active neoangiogenesis in both PHBV/PCL/VEGF and PHBV/PCL/SDF -1α scaffolds and adjacent tissues at all the time points. Moreover, we observed a considerable cell infiltration and production of extracellular matrix in PHBV/PCL/SDF -1α scaffolds. PHBV/PCL/bFGF scaffolds were colonized by fibroblasts and were surrounded by a connective tissue capsule. Therefore, growth factors retained their bioactivity in the tissues during the whole time of the experiment.
Conclusions. Incorporation of the growth factors into biodegradable polymers is an appropriate approach for the creation of thetissue engineered scaffolds for directed tissue regeneration. VEGF, bFGF, and SDF -1α may be used for the creation of biodegradable vascular graft promoting de novo formation of the vascular tissue after the implantation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.