НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫХ КОНСТРУКТОВ В СООТВЕТСТВИИ С ОСОБЕННОСТЯМИ ПАТОГЕНЕЗА ОЖОГОВОЙ РАНЫ: ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Основные положения

Для лечения кожных ран актуально создание биомедицинских тканеинженерных конструктов в соответствии с особенностями патогенеза раневого процесса. Рассмотрены вопросы антибактериальной защиты и очищения раны, а также описаны принципы создания и основные требования, предъявляемые к кожным эквивалентам.

Резюме

Техногенные катастрофы, связанные с добычей полезных ископаемых, часто сопровождаются получением политравм, характеризующихся ожоговым и химическим повреждением кожных покровов разной степени. В настоящее время активно развиваются тканеинженерные подходы в создании биомедицинских конструктов, которые характеризуются использованием аутологичных и аллогенных клеток и белков внеклеточного матрикса, а также различных биосовместимых материалов, выступающих в роли клеточного носителя. Поэтому существует возможность создания кожных эквивалентов, способных выступить в качестве эффективных ранозаживляющих средств с учетом глубины полученного поражения. В данном обзоре рассмотрен подход создания тканеинженерных конструктов для лечения ожоговых повреждений кожи в соответствии с особенностями патогенеза раневого процесса. Освещены вопросы антибактериальной защиты, некоторые аспекты очищения раны от участков некроза, а также описаны принципы создания и основные требования, предъявляемые к кожным эквивалентам.

1. Sarmin A.M, Connelly J.T. Fabrication of Human Skin Equivalents Using Decellularized Extracellular Matrix. Curr Protoc. 2022;2(3):e393. doi: 10.1002/cpz1.393.

2. Мелешина А.В., Быстрова А.С., Роговая О.С., Воротеляк Е.А., Васильев А.В., Загайнова Е.В. Тканеинженерные конструкты кожи и использование стволовых клеток для создания кожных эквивалентов (обзор). Современные технологии в медицине. 2017;9(1):198–220. doi: 10.17691/stm2017.9.1.24.

3. Vig K., Chaudhari A., Tripathi S., Dixit S., Sahu R., Pillai S., Dennis V.A., Singh S.R. Advances in Skin Regeneration Using Tissue Engineering. Int. J. Mol. Sci. 2017;18(4):789. doi: 10.3390/ijms18040789.

4. Жучков М.В., Большакова Е. Е., Сонин Д.Б., Жучкова У.В. Место и роль топических антисептиков в терапии ожогов кожи: позиция дерматолога. Амбулаторная хирургия. 2018;(3-4):66-71. doi: 10.21518/1995-1477-2018-3-4-66-71.

5. Van Lieshout E.M., Van Yperen D.T., Van Baar M.E., Polinder S., Boersma D., Cardon A.Y., De Rijcke P.A., Guijt M. et al. Epidemiology of injuries, treatment (costs) and outcome in burn patients admitted to a hospital with or without dedicated burn centre (Burn-Pro): protocol for a multicentre prospective observational study. BMJ Open. 2018;8(11): e023709. doi: 10.1136/bmjopen-2018-023709.

6. Markiewicz-Gospodarek A., Kozioł M., Tobiasz M., Baj J., Radzikowska-Büchner E., Przekora A. Burn Wound Healing: Clinical Complications, Medical Care, Treatment, and Dressing Types: The Current State of Knowledge for Clinical Practice. Int. J. Environ Res. Public Health. 2022;19(3):1338. doi: 10.3390/ijerph19031338.

7. Zhang X., Liang Y., Huang S., Guo B. Chitosan-based self-healing hydrogel dressing for wound healing. Adv Colloid Interface Sci. 2024;332:103267. doi: 10.1016/j.cis.2024.103267.

8. Будкевич Л.И., Ковальчук В.И., Глуткин А.В., Бразоль М.А., Мирзоян Г.В., Гнипов П.А., Салистый П.В., Чекинев Ю.В., Шмырин А.А., Габитов Р.Б. Клиническая эффективность биопластического коллагенового материала «Коллост» у детей с термической травмой (многоцентровое исследование). Российский вестник детской хирургии, анестезиологии и реаниматологии. 2018;8(3):34–44. doi: 10.30946/2219-4061-2018-8-3-34-44.

9. Suca H., Coma M., Tomsu J., Sabová J., Zajícek R., Brož A., Doubková M., Novotný T. et al. Current Approaches to Wound Repair in Burns: How far Have we Come From Cover to Close? A Narrative Review. J Surg Res. 2024;296:383-403. doi: 10.1016/j.jss.2023.12.043.

10. Rettinger C.L., Fletcher J.L., Carlsson A.H., Chan R.K. Accelerated epithelialization and improved wound healing metrics in porcine full-thickness wounds transplanted with full-thickness skin micrografts. Wound Repair Regen. 2017;25(5):816–827. doi: 10.1111/wrr.12585.

11. Foubert P., Liu M., Anderson S., Rajoria R., Gutierrez D., Zafra D., Tenenhaus M., Fraser J.K. Preclinical assessment of safety and efficacy of intravenous delivery of autologous adipose-derived regenerative cells (ADRCs) in the treatment of severe thermal burns using a porcine model. Burns. 2018;44(6):1531–1542. doi:10.1016/j.burns.2018.05.006.

12. Holmes J.H. 4th, Molnar J.A., Shupp J.W., Hickerson W.L., King B.T., Foster K.N., Cairns B.A., Carter J.E. Demonstration of the safety and effectiveness of the RECELL® System combined with split-thickness meshed autografts for the reduction of donor skin to treat mixed-depth burn injuries. Burns. 2019;44(6):772-782. doi: 10.1016/j.burns.2018.11.002.

13. Мордяков А.Е., Чарышкин А.Л., Слесарева Е.В. Оценка результатов лечения донорских мест у пациентов с глубокими ожогами. Казанский медицинский журнал. 2018;99(1):17–23. doi: 10.17816/KMJ2018-017.

14. Bailey J.K., Blackstone B.N., DeBruler D.M., Kim J.Y., Baumann M.E., McFarland K.L., Imeokparia F.O., Supp D.M., Powell H.M. Effects of early combinatorial treatment of autologous split-thickness skin grafts in red duroc pig model using pulsed dye laser and fractional CO2 laser. Lasers Surg. Med. 2018;50(1):78–87. doi: 10.1002/lsm.22702.

15. Hundeshagen G., Collins V.N., Wurzer P., Sherman W., Voigt C.D., Cambiaso-Daniel J., Nunez Lopez O., Sheaffer J., Herndon D.N., Finnerty C.C., Branski L.K. A Prospective, Randomized, Controlled Trial Comparing the Outpatient Treatment of 122 Pediatric and Adult Partial-Thickness Burns with Suprathel or Mepilex Ag. J. Burn Care Res. 2018;39(2):261–267. doi: 10.1097/BCR.0000000000000584.

16. Байтингер В.Ф., Селянинов К.В., Курочкина О.С., Камолов Ф.Ф., Байтингер АВ., Сухинин Т.Ю. Эволюция технологии закрытия обширных и глубоких мягкотканых дефектов тела человека. Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2018;1(64):5–14. doi: 10.17223/1814147/64/01.

17. Вагнер Д.О., Зиновьев Е.В., Крылов и др. Опыт клинического применения аллогенных фибробластов у пострадавших с обширными ожогами кожи. Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова. 2018;10(3):65–72. doi: 10.17816/mechnikov201810365-72.

18. Ahmadi A.R., Chicco M., Huang J., Qi L., Burdick J., Williams G.M., Cameron A.M., Sun Z. Stem cells in burn wound healing: A systematic review of the literature. Burns. 2018;44(6):1531–1542. doi:10.1016/j.burns.2018.10.017.

19. Kolimi P., Narala S., Nyavanandi D., Youssef AAA., Dudhipala N. Innovative Treatment Strategies to Accelerate Wound Healing: Trajectory and Recent Advancements. Cells. 2022;11(15):2439. doi: 10.3390/cells11152439.

20. Radzikowska-Büchner E., Łopuszyńska I., Flieger W., Tobiasz M., Maciejewski R., Flieger J. An Overview of Recent Developments in the Management of Burn Injuries. Int. J. Mol. Sci. 2023;24(22):16357. doi: 10.3390/ijms242216357.

21. Chen J., Su F.Y., Das D., Srinivasan S., Son H.N., Lee B., Radella F., Whittington D., Monroe-Jones T., West T.E., Convertine A.J., Skerrett S.J., Stayton P.S., Ratner D.M. Glycan targeted polymeric antibiotic prodrugs for alveolar macrophage infections. Biomaterials. 2019;195:38–50. doi: 10.1016/j.biomaterials.2018.10.017.

22. Mulas K., Stefanowicz Z., Oledzka E. Current state of the polymeric delivery systems of fluoroquinolones – A review. J. Controll. Release. 2019;294:195–215. doi: 10.1016/j.jconrel.2018.12.021.

23. Grigor'eva A.E., Bardasheva A.V., Ryabova E.S., Tupitsyna A.V., Zadvornykh D.A., Koroleva L.S., Silnikov V.N., Tikunova N.V., Ryabchikova E.I. Changes in the Ultrastructure of Staphylococcus aureus Cells Make It Possible to Identify and Analyze the Injuring Effects of Ciprofloxacin, Polycationic Amphiphile and Their Hybrid. Microorganisms. 2023;11(9):2192. doi: 10.3390/microorganisms11092192.

24. Lan T., Guo Q., Shen X. Polyethyleneimine and quaternized ammonium polyethyleneimine: the versatile materials for combating bacteria and biofilms. J Biomater Sci Polym Ed. 2019;30(14):1243-1259. doi: 10.1080/09205063.2019.1627650.

25. Lu C., Xiao Y., Liu Y., Sun F., Qiu Y., Mu H., Duan J. Hyaluronic acid-based levofloxacin nanomicelles for nitric oxide-triggered drug delivery to treat bacterial infections. Carbohydr. Polym. 2020;229:115479. doi: 10.1016/j.carbpol.2019.115479.

26. Dorati R., De Trizio A., Genta I., Merelli A., Modena T., Conti B. Gentamicin-loaded thermosetting hydrogel and moldable composite scaffold: Formulation study and biologic evaluation. J. Pharm. Sci. 2017;106(6):1596–1607. doi: 10.1016/j.xphs.2017.02.031.

27. Liu X., Sun X., Huang P., He Y., Song P., Wang R. Highly Adhesive and Self-Healing Zwitterionic Hydrogels as Antibacterial Coatings for Medical Devices. Langmuir. 2024;40(1):125-132. doi: 10.1021/acs.langmuir.3c02258.

28. Nunes B., Cagide F., Fernandes C., Borges A., Borges F., Simões M. Efficacy of Novel Quaternary Ammonium and Phosphonium Salts Differing in Cation Type and Alkyl Chain Length against Antibiotic-Resistant Staphylococcus aureus. Int J Mol Sci. 2023;25(1):504. doi: 10.3390/ijms25010504.

29. Ciumac D., Gong H., Hu X., Lu J.R. Membrane targeting cationic antimicrobial peptides. J. Colloid Interface Sci. 2019;537:163–185. doi: 10.1016/j.jcis.2018.10.103.

30. Andrea A., Molchanova N., Jenssen H. Antibiofilm peptides and peptidomimetics with focus on surface immobilization. Biomolecules. 2018;8(2):27. doi: 10.3390/biom8020027.

31. Molchanova N., Hansen P.R., Franzyk H. Advances in development of antimicrobial peptidomimetics as potential drugs. Molecules. 2017;22(9):1430. doi: 10.3390/molecules22091430.

32. Кривкина Е.О., Матвеева В.Г., Антонова Л.В. Сосудистые протезы с противомикробным покрытием: экспериментальные разработки и внедрение в клиническую практику. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2021;10(3):90-102. doi: 10.17802/2306-1278-2021-10-3-90-102.

33. Zimmermann L., Kempf J., Briée F., Swain J., Mingeot-Leclercq M.P., Décout J.L. Broad-spectrum antibacterial amphiphilic aminoglycosides: A new focus on the structure of the lipophilic groups extends the series of active dialkyl neamines. Eur. J. Med. Chem. 2018;157:1512–1525. doi: 10.1016/j.ejmech.2018.08.022.

34. Войновский Е.А., Мензула В.А., Руденко Т.Г. Система лечения ожоговых ран в собственной жидкой среде. М;; 2015. 272 с.

35. Heitzmann W., Fuchs P.C., Schiefer J.L. Historical Perspectives on the Development of Current Standards of Care for Enzymatic Debridement. Medicina (Kaunas). 2020;56(12):706. doi: 10.3390/medicina56120706.

36. Kansakar U., Trimarco V., Manzi M.V., Cervi E., Mone P., Santulli G. Exploring the Therapeutic Potential of Bromelain: Applications, Benefits, and Mechanisms. Nutrients. 2024;16(13):2060. doi: 10.3390/nu16132060.

37. Богданов С.Б., Островкий Н.В., Афанасов И.М., Пятаков С.Н., Каракулев А.В., Гилевич И.В. и др. Кожные эквиваленты: Руководство для врачей. М.; 2022. 222 с.

38. Kondej K., Zawrzykraj M., Czerwiec K., Deptuła M., Tymińska A., Pikuła M. Bioengineering Skin Substitutes for Wound Management-Perspectives and Challenges. Int J Mol Sci. 2024;25(7):3702. doi: 10.3390/ijms25073702.

39. Przekora A. A Concise Review on Tissue Engineered Artificial Skin Grafts for Chronic Wound Treatment: Can We Reconstruct Functional Skin Tissue In vitro? Cells. 2020;9(7):1622. doi: 10.3390/cells9071622.

40. Шаповалов С.Г., Кчеусо А.В., Кошелев Т.Е., Савченков Д.К. Возможности применения биоинженерных заменителей кожи в комбустиологии (обзор литературы). Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2022;(2):82-92. doi: 10.25016/2541-7487-2022-0-2-82-92.

41. Vecin N.M., Kirsner R.S. Skin substitutes as treatment for chronic wounds: current and future directions. Front Med (Lausanne). 2023;10:1154567. doi: 10.3389/fmed.2023.1154567.

42. Потекаев Н.Н., Фриго Н.В., Петерсен Е.В. Искусственная кожа: виды, области применения. Клиническая дерматология и венерология. 2017;16(6):7-15. doi: 10.17116/klinderma20171667-15.

43. Фоминых Е.М., Митрофанов В.Н., Живцов О.П., Стручков А.А., Зубрицкий В.Ф., Лебедева Ю.Н., Воротеляк Е.А., Суханов Ю.В. Трансплантация тканевых эквивалентов в лечении некоторых повреждений кожи. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2020;22(1):165-173. doi: 10.15825/1995-1191-2020-1-165-173.