vtioВестник трансплантологии и искусственных органовRussian Journal of Transplantology and Artificial Organs1995-1191Academician V.I.Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs", Ministry of Health of the Russian Federation10.15825/1995-1191-2026-2-163-172vtio-2164Research ArticleРЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА И КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИREGENERATIVE MEDICINE AND CELL TECHNOLOGIESСравнительное исследование адгезии и пролиферации фибробластов линии NIH 3T3 на покрытиях из фиброина домашнего и дикого шелка и их композитах с хитозаномA comparative study of NIH 3T3 fibroblast adhesion and proliferation on coatings of domestic and wild silk fibroin and their chitosan compositesДосиО.DosiO.

Доси Онур.

Москва; Долгопрудный, Московская область

Moscow

dosi.o@phystech.eduПодболотоваЕ. И.PodbolotovaE. I.

Подболотова Екатерина Игоревна.

Москва; Долгопрудный, Московская область

Moscow

podbolotova.ei@phystech.eduАгаповаО. И.AgapovaO. I.

Агапова Ольга Игоревна.

Москва

Moscow

ocharmed@mail.ruЕфимовА. Е.EfimovA. E.

Ефимов Антон Евгеньевич.

Москва

Moscow

antefimov@gmail.comАгаповИ. И.AgapovI. I.

Агапов Игорь Иванович.

123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1

Тел. (495) 231-60-42

Igor I. Agapov.

1, Shchukinskaya str., Moscow, 123182

Phone: (495) 231-60-42

igor_agapov@mail.ruФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)»РоссияShumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs; Moscow Institute of Physics and TechnologyRussian FederationФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава РоссииРоссияShumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial OrgansRussian Federation202628062026282163172Copyright © Доси О., Подболотова Е.И., Агапова О.И., Ефимов А.Е., Агапов И.И., 20262026Доси О., Подболотова Е.И., Агапова О.И., Ефимов А.Е., Агапов И.И.Dosi O., Podbolotova E.I., Agapova O.I., Efimov A.E., Agapov I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/2164

Цель: оценить in vitro цитотоксичность, адгезию и пролиферацию фибробластов на пленочных покрытиях из фиброина домашнего шелка Bombyx mori, фиброина дикого шелка (Tussah) и их композитов с хитозаном. Материалы и методы. В работе исследовали четыре типа пленочных покрытий: фиброин Bombyx mori, фиброин дикого шелка, а также их композиты с хитозаном. Покрытия получали методом литья водных растворов с последующей сушкой. Цитотоксичность оценивали в соответствии с ГОСТ Р ИСО 10993-5 методом исследования экстрактов. Адгезию фибробластов линии NIH 3T3 оценивали через 1 час после засева клеток на покрытия, пролиферацию – на 1-е, 2-е и 3-и сутки. Количество клеток определяли после окрашивания ядер 4′,6-диамидино-2-фенилиндолом (DAPI) с использованием флуоресцентной микроскопии и автоматизированного анализа изображений. В качестве групп сравнения использовали культуральный пластик с чистой средой и средой с добавлением этилендиаминтетрауксусной кислоты или диметилсульфоксида. Результаты. Все исследованные покрытия поддерживали жизнеспособность фибробластов; показатели их метаболической активности находились на уровне, сопоставимом со значениями, полученными для культурального пластика. Установлено, что адгезия и пролиферация клеток на покрытиях из фиброина дикого шелка были эффективнее по сравнению с покрытиями из фиброина Bombyx mori на всех временных точках. Введение хитозана приводило к дополнительному увеличению числа адгезированных и пролиферирующих клеток. Наибольшие значения клеточного ответа зафиксированы для композитных покрытий на основе фиброина дикого шелка и хитозана. Заключение. Пленочные покрытия на основе фиброина дикого шелка демонстрируют повышенную способность поддерживать адгезию и пролиферацию фибробластов in vitro – более чем в 2 раза выше, чем фиброин Bombyx mori с хитозаном. Композитные системы с включением хитозана дополнительно усиливают эти свойства, что делает их перспективными кандидатами для разработки функциональных биомедицинских покрытий.

Objective: To evaluate the in vitro cytotoxicity, adhesion, and proliferation of fibroblasts on film coatings made of Bombyx mori silk fibroin, wild silk (Tussah) fibroin, and their chitosan composites. Materials and methods. Four types of film coatings were investigated: Bombyx mori fibroin, wild silk fibroin, and their respective chitosan composites. The coatings were fabricated by casting aqueous polymer solutions followed by drying. Cytotoxicity was assessed in accordance with GOST R ISO 10993-5 using the extract assay method. NIH 3T3 fibroblast adhesion was evaluated 1 hour after seeding, while proliferation was assessed on days 1, 2, and 3 of culture. Cell quantification was performed following nuclear staining with 4′,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) using fluorescence microscopy combined with automated image analysis. Culture dishes containing sterile medium and medium supplemented with ethylenediaminetetraacetic acid or dimethyl sulfoxide served as control groups. Results. All tested coatings supported fibroblast viability, with metabolic activity levels comparable to those observed on standard culture plastic. Fibroblast adhesion and proliferation were consistently higher on wild silk fibroin coatings compared with Bombyx mori fibroin coatings at all time points. The incorporation of chitosan further enhanced both cell adhesion and proliferation. The most pronounced cellular response was observed on composite coatings based on wild silk fibroin and chitosan. Conclusion. Film coatings based on wild silk fibroin demonstrate an enhanced ability to support fibroblast adhesion and proliferation in vitro – more than twice as high as that of Bombyx mori fibroin with chitosan. Composite systems incorporating chitosan further enhance these properties, making them promising candidates for the development of functional biomedical coatings.

фиброин шелкадикий шелкТуссахитозанsilk fibroinwild silkTussahchitosanReferencesTremel A, Cai A, Tirtaatmadja N, Hughes BD, Stevens GW, Landman KA et al. Cell migration and proliferation during monolayer formation and wound healing. Chem Eng Sci. 2009; 64: 247–253. doi: 10.1016/j.ces.2008.10.008.Tremel A, Cai A, Tirtaatmadja N, Hughes BD, Stevens GW, Landman KA et al. Cell migration and proliferation during monolayer formation and wound healing. Chem Eng Sci. 2009; 64: 247–253. doi: 10.1016/j.ces.2008.10.008.Hynes RO. Integrins: bidirectional, allosteric signaling machines. Cell. 2002; 110 (6): 673–687. doi: 10.1016/S0092-8674(02)00971-6.Hynes RO. Integrins: bidirectional, allosteric signaling machines. Cell. 2002; 110 (6): 673–687. doi: 10.1016/S0092-8674(02)00971-6.Parsons JT, Horwitz AR, Schwartz MA. Cell adhesion: integrating cytoskeletal dynamics and cellular tension. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010; 11: 633–643. doi: 10.1038/nrm2957.Parsons JT, Horwitz AR, Schwartz MA. Cell adhesion: integrating cytoskeletal dynamics and cellular tension. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010; 11: 633–643. doi: 10.1038/nrm2957.Murphy WL, McDevitt TC, Engler AJ. Materials as stem cell regulators. Nat Mater. 2014; 13: 547–557. doi: 10.1038/nmat3937.Murphy WL, McDevitt TC, Engler AJ. Materials as stem cell regulators. Nat Mater. 2014; 13: 547–557. doi: 10.1038/nmat3937.Altman GH, Diaz F, Jakuba C, Calabro T, Horan RL, Chen J et al. Silk-based biomaterials. Biomaterials. 2003; 24 (3): 401–416. doi: 10.1016/S0142-9612(02)00353-8.Altman GH, Diaz F, Jakuba C, Calabro T, Horan RL, Chen J et al. Silk-based biomaterials. Biomaterials. 2003; 24 (3): 401–416. doi: 10.1016/S0142-9612(02)00353-8.Sahoo JK, Hasturk O, Falcucci T, Kaplan DL. Silk chemistry and biomedical material designs. Nat Rev Chem. 2023; 7: 302–318. doi: 10.1038/s41570-023-00486-x.Sahoo JK, Hasturk O, Falcucci T, Kaplan DL. Silk chemistry and biomedical material designs. Nat Rev Chem. 2023; 7: 302–318. doi: 10.1038/s41570-023-00486-x.Hu X, Lu Q, Kaplan DL, Cebe P. Microphase separation controlled β-sheet crystallization kinetics in fibrous proteins. Macromolecules. 2009; 42: 2079–2087. doi: 10.1021/ma802481p.Hu X, Lu Q, Kaplan DL, Cebe P. Microphase separation controlled β-sheet crystallization kinetics in fibrous proteins. Macromolecules. 2009; 42: 2079–2087. doi: 10.1021/ma802481p.Rockwood DN, Preda RC, Yücel T, Wang X, Lovett ML, Kaplan DL. Materials fabrication from Bombyx mori silk fibroin. Nat Protoc. 2011; 6 (10): 1612–1631. doi: 10.1038/nprot.2011.379.Rockwood DN, Preda RC, Yücel T, Wang X, Lovett ML, Kaplan DL. Materials fabrication from Bombyx mori silk fibroin. Nat Protoc. 2011; 6 (10): 1612–1631. doi: 10.1038/nprot.2011.379.Агапова ОИ, Агапов ИИ. Биодеградируемые изделия на основе фиброина шелка для тканевой инженерии и регенеративной медицины. М.: Техносфера, 2018: 14–64.Agapova OI, Agapov II. Biodegradiruemye izdelija na osnove fibroina shelka dlya tkanevoj inzhenerii i regenerativnoj meditsiny. M.: Tekhnosfera, 2018: 14–64.Подболотова ЕИ, Пашутин АР, Грудинин НВ, Агапова ОИ, Ефимов АЕ, Агапов ИИ. Исследование механических и структурных свойств шелковых скаффолдов для тканевой инженерии и реконструктивной хирургии. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2025; 27 (4): 125–132. doi: 10.15825/1995-1191-2025-4-125-132.Podbolotova EI, Pashutin AR, Grudinin NV, Agapova OI, Efimov AE, Agapov II. Silk-based scaffolds for tissue engineering and reconstructive surgery: mechanical and structural properties. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2025; 27 (4): 125–132. [In Russ, English abstract]. doi: 10.15825/1995-1191-2025-4-125-132.Safonova L, Bobrova M, Efimov A, Lyundup A, Agapova O, Agapov I. A Comparative Analysis of the Structure and Biological Properties of Films and Microfi brous Scaffolds Based on Silk Fibroin. Pharmaceutics. 2021 Sep 26; 13 (10): 1561. doi: 10.3390/pharmaceutics13101561.Safonova L, Bobrova M, Efimov A, Lyundup A, Agapova O, Agapov I. A Comparative Analysis of the Structure and Biological Properties of Films and Microfi brous Scaffolds Based on Silk Fibroin. Pharmaceutics. 2021 Sep 26; 13 (10): 1561. doi: 10.3390/pharmaceutics13101561.Pashutin A, Podbolotova E, Kirsanova L, Dosi O, Efimov AE, Agapova O, Agapov I. Silk fibroin microparticle/carboxymethyl cellulose composite gel for wound healing applications. Biomimetics. 2025; 10 (7): 434. doi: 10.3390/biomimetics10070434.Pashutin A, Podbolotova E, Kirsanova L, Dosi O, Efimov AE, Agapova O, Agapov I. Silk fibroin microparticle/carboxymethyl cellulose composite gel for wound healing applications. Biomimetics. 2025; 10 (7): 434. doi: 10.3390/biomimetics10070434.Minoura N, Aiba S, Gotoh Y, Tsukada M, Imai Y. Attachment and growth of cultured fibroblast cells on silk protein matrices. J Biomed Mater Res. 1995; 29: 1215–1221. doi: 10.1002/jbm.820291008.Minoura N, Aiba S, Gotoh Y, Tsukada M, Imai Y. Attachment and growth of cultured fibroblast cells on silk protein matrices. J Biomed Mater Res. 1995; 29: 1215–1221. doi: 10.1002/jbm.820291008.Dash M, Chiellini F, Ottenbrite RM, Chiellini E. Chitosan – a versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications. Prog Polym Sci. 2011; 36 (8): 981–1014. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2011.02.001.Dash M, Chiellini F, Ottenbrite RM, Chiellini E. Chitosan – a versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications. Prog Polym Sci. 2011; 36 (8): 981–1014. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2011.02.001.Ajisawa A. Dissolution of silk fibroin with calcium chloride/ethanol aqueous solution: Studies on the dissolution of silk fibroin. (IX). J Seric Sci Jpn. 1998; 67 (2): 91–94.Ajisawa A. Dissolution of silk fibroin with calcium chloride/ethanol aqueous solution: Studies on the dissolution of silk fibroin. (IX). J Seric Sci Jpn. 1998; 67 (2): 91–94.Zhang H, Li LL, Dai FY, Zhang HH, Ni B, Zhou W et al. Preparation and characterization of silk fibroin as a biomaterial with potential for drug delivery. J Transl Med. 2012, 10: 117. doi: 10.1186/1479-5876-10-117.Zhang H, Li LL, Dai FY, Zhang HH, Ni B, Zhou W et al. Preparation and characterization of silk fibroin as a biomaterial with potential for drug delivery. J Transl Med. 2012, 10: 117. doi: 10.1186/1479-5876-10-117.Сафонова ЛА, Боброва ММ, Агапова ОИ, Архипова АЮ, Гончаренко АВ, Агапов ИИ. Пленки на основе фиброина шелка для заживления полнослойной раны кожи у крыс. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016; 18 (3): 74–84. doi: 10.15825/1995-1191-2016-3-74-84.Safonova LA, Bobrova MM, Agapova OI, Arkhipova AYu., Goncharenko AV, Agapov II. Fibroin silk based films for rat’s full-thickness skin wound regeneration. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2016; 18 (3): 74–84. [In Russ, English abstract]. doi: 10.15825/1995-1191-2016-3-74-84.Partridge MA, Marcantonio EE. Initiation of attachment and generation of mature focal adhesions by integrin-containing filopodia in cell spreading. Mol Biol Cell. 2006 Oct; 17 (10): 4237–4248. doi: 10.1091/mbc.e06-06-0496.Partridge MA, Marcantonio EE. Initiation of attachment and generation of mature focal adhesions by integrin-containing filopodia in cell spreading. Mol Biol Cell. 2006 Oct; 17 (10): 4237–4248. doi: 10.1091/mbc.e06-06-0496.Keselowsky BG, Collard DM, García AJ. Surface chemistry modulates fibronectin conformation and directs integrin binding and specificity to control cell adhesion. J Biomed Mater Res A. 2003 Aug 1; 66 (2): 247–259. doi: 10.1002/jbm.a.10537. PMID: 12888994.Keselowsky BG, Collard DM, García AJ. Surface chemistry modulates fibronectin conformation and directs integrin binding and specificity to control cell adhesion. J Biomed Mater Res A. 2003 Aug 1; 66 (2): 247–259. doi: 10.1002/jbm.a.10537. PMID: 12888994.Yadav H, Malviya R, Kaushik N. Chitosan in biomedicine: A comprehensive review of recent developments. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications. 2024; 8: 100551. doi: 10.1016/j.carpta.2024.100551.Yadav H, Malviya R, Kaushik N. Chitosan in biomedicine: A comprehensive review of recent developments. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications. 2024; 8: 100551. doi: 10.1016/j.carpta.2024.100551.

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