Биодеградируемые материалы на основе тканей из натурального шелка как перспективные скаффолды для тканевой инженерии и регенеративной медицины
Аннотация
Целью исследования была разработка методики получения скаффолдов на основе ткани из натурального шелка и изучение их биосовместимости in vitro. Для получения биодеградируемых скаффолдов на основе ткани из натурального шелка предложена обработка тканей из натурального шелка водно-спиртовым раствором хлорида кальция. Методом сканирующей электронной микроскопии выявлены различия в структуре полученных скаффолдов. Полученные скаффолды не являются токсичными для клеток, а также поддерживают адгезию и пролиферацию клеток. Проведенные исследования позволяют рассматривать полученные биодеградируемые скаффолды как перспективные конструкции для тканевой инженерии и регенеративной медицины.
Ключевые слова
Об авторах
Л. А. Сафонова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия
Москва
Россия
Москва
М. М. Боброва
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия
Москва
Россия
Москва
А. Е. Ефимов
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия
Москва
Россия
Москва
О. И. Агапова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия
Москва
Россия
Москва
И. И. Агапов
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия
Россия
123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1
Тел. (985) 231-60-42
Список литературы
1. Koh L-D, Cheng Y, Teng C-P, Khin Y-W, Loh X-J, Tee S-Y et al. Structures, mechanical properties and applications of silk fibroin materials. Progress in Polymer Science. 2015; 46: 86–110. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2015.02.001.
2. Ding Z, Han H, Fan Z, Lu H, Sang Y, Yao Y et al. Nanoscale Silk–Hydroxyapatite Hydrogels for Injectable Bone Biomaterials. ACS applied materials & interfaces. 2017; 9: 16913–16921. doi: 10.1021/acsami.7b03932. PMID: 28471165.
3. Kim DK, Sim BR, Khang G. Nature-derived aloe vera gel blended silk fibroin film scaffolds for cornea endothelial cell regeneration and transplantation. ACS applied materials & interfaces. 2016; 8: 15160–15168. doi: 10.1021/acsami.6b04901. PMID: 27243449.
4. Dinis T, Elia R, Vidal G, Dermigny Q, Denoeud C, Kaplan D et al. 3D multi-channel bi-functionalized silk electrospun conduits for peripheral nerve regeneration. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 2015; 41: 43–55. doi: 10.1016/j.jmbbm.2014.09.029. PMID: 25460402.
5. Wang Y, Rudym DD, Walsh A, Abrahamsen L, Kim H-J, Kim HS et al. In vivo degradation of three-dimensional silk fibroin scaffolds. Biomaterials. 2008; 29: 3415–3428. doi: 10.1016/j.biomaterials.2008.05.002. PMID: 18502501.
6. Gupta P, Lorentz KL, Haskett DG, Cunnane EM, Ramaswamy AK, Weinbaum JS et al. Bioresorbable silk grafts for small diameter vascular tissue engineering applications: In vitro and in vivo functional analysis. Acta Biomater. 2020; 15 (105): 146–158. doi: 10.1016/j.actbio.2020.01.020. PMID: 31958596.
7. Hasturk O, Jordan KE, Choi J, Kaplan DL. Enzymatically crosslinked silk and silk-gelatin hydrogels with tunable gelation kinetics, mechanical properties and bioactivity for cell culture and encapsulation. Biomaterials. 2019; 232: 119720. doi: 10.1016/j.biomaterials.2019.119720. PMID: 31896515.
8. Wang Y, Fan S, Li Y, Niu C, Li X, Guo Y et al. Silk fibroin/sodium alginate composite porous materials with controllable degradation. Int J Biol Macromol. 2019; 1 (150): 1314–1322. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.10.141. PMID: 31747567.
9. Ratanavaraporn J, Kanokpanont S, Damrongsakkul S. The development of injectable gelatin/silk fibroin microspheres for the dual delivery of curcumin and piperine. J Mater Sci Mater Med. 2014; 25 (2): 401–410. doi: 10.1007/s10856-013-5082-3. PMID: 24186150.
10. Yang W, Xu H, Lan Y, Zhu Q, Liu Y, Huang S et al. Preparation and characterisation of a novel silk fibroin/hyaluronic acid/sodium alginate scaffold for skin repair. Int J Biol Macromol. 2019; 1 (130): 58–67. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.02.120. PMID: 30797808.
11. Marcolin C, Draghi L, Tanzi M, Faré S. Electrospun silk fibroin-gelatin composite tubular matrices as scaffolds for small diameter blood vessel regeneration. J Mater Sci Mater Med. 2017; 28 (5): 80. doi: 10.1007/s10856-017-5884-9. PMID: 28397163.
12. 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): 80–83. doi: 10.15825/1995-1191-2016-3-74-84.
13. Li T, Song X, Weng C, Wang X, Gu L, Gong X et al. Silk fibroin/carboxymethyl chitosan hydrogel with tunable biomechanical properties has application potential as cartilage scaffold. Int J Biol Macromol. 2019; 137: 382–391. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.06.245. PMID: 31271796.
14. Wang F, Wu H, Venkataraman V, Hu X. Silk fibroinpoly(lactic acid) biocomposites: Effect of protein-synthetic polymer interactions and miscibility on material properties and biological responses. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2019; 104: 109890. doi: 10.1016/j.msec.2019.109890. PMID: 31500018.
15. Roy T, Maity PP, Rameshbabu AP, Das B, John A, Dutta A et al. Core-Shell Nanofibrous Scaffold Based on Polycaprolactone-Silk Fibroin Emulsion Electrospinning for Tissue Engineering Applications. Bioengineering (Basel). 2018; 5 (3): 68. doi: 10.3390/bioengineering5030068. PMID: 30134543.
16. Zhou F, Zhang X, Cai D, Li J, Mu Q, Zhang W et al. Silk fibroin-chondroitin sulfate scaffold with immuno-inhibition property for articular cartilage repair. Acta Biomater. 2017; 63: 64–75. doi: 10.1016/j.actbio.2017.09.005. PMID: 28890259.
17. Shen Y, Tu T, Yi B, Wang X, Tang H, Liu W, Zhang Y. Electrospun acid-neutralizing fibers for the amelioration of inflammatory response. Acta Biomater. 2019; 97: 200–215. doi: 10.1016/j.actbio.2019.08.014. PMID: 31400522.
18. Агапов ИИ, Агапова ОИ, Ефимов АЕ, Соколов ДЮ, Боброва ММ, Сафонова ЛА. Способ получения биодеградируемых скаффолдов на основе тканей из натурального шелка. Патент на изобретение RU2653428 С1, 08.05.2018.
19. Mosmann T. Rapid Colorimetric Assay for Cellular Growth and Survival: Application to Proliferation and Cytotoxicity Assays. J lmmunol Methods. 1983; 65 (1–2): 55–63. doi: 10.1016/0022-1759(83)90303-4. PMID: 6606682.
20. Shen T, Wang T, Cheng G, Huang L, Chen L, Wu D. Dissolution behavior of silk fibroin in a low concentration CaCl2-methanol solvent: From morphology to nanostructure. Int J Biol Macromol. 2018; 1 (113): 458–463. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.02.022. PMID: 29421494.
21. Hino T, Tanimoto M, Shimabayashi S. Change in secondary structure of silk fibroin during preparation of its microspheres by spray-drying and exposure to humid atmosphere. J Colloid Interface Sci. 2003; 266 (1): 68–73. doi: 10.1016/s0021-9797(03)00584-8. PMID: 12957583.
22. HuY,ZhangQ,YouR,WangL,LiM.The Relationship between Secondary Structure and Biodegradation Behavior of Silk Fibroin Scaffolds. Adv Mater Sci and Eng. 2012; 2012: 21–25. https://doi.org/10.1155/2012/185905.
23. Ефимов АЕ, Агапова ОИ, Сафонова ЛА, Боброва ММ, Агапов ИИ. Трехмерный анализ микро- и наноструктуры биоматериалов и клеток методом сканирующей зондовой крионанотомографии. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2017; 19 (4): 78–87. doi: 10.15825/1995-1191-2017-4-78-87.
24. Zhang F, Xu S, Wang Z. Pre-treatment optimization and properties of gelatin from freshwater fish scales. Food Bioprod Proc. 2011; 89: 185–193. doi: 10.1016/j.fbp.2010.05.003.
25. Su K., Wang C. Recent advances in the use of gelatin in biomedical research. Biotechnol Lett. 2015; 37 (11): 2139–2145. doi: 10.1007/s10529-015-1907-0. PMID: 26160110.
26. Abdulghani S, Mitchell GR. Biomaterials for In Situ Tissue Regeneration: A Review. Biomolecules. 2019; 9 (11): 750. doi: 10.3390/biom9110750. PMID: 31752393; PMCID: PMC6920773.
Рецензия
Для цитирования:
Сафонова Л.А., Боброва М.М., Ефимов А.Е., Агапова О.И., Агапов И.И. Биодеградируемые материалы на основе тканей из натурального шелка как перспективные скаффолды для тканевой инженерии и регенеративной медицины. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2020;22(4):105-114. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2020-4-105-114
For citation:
Safonova L.A., Bobrova M.M., Efimov A.E., Agapova O.I., Agapov I.I. Biodegradable materials based on natural silk fabric as promising scaffolds for tissue engineering and regenerative medicine. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2020;22(4):105-114. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2020-4-105-114
Просмотров: 388
Послать статью по эл. почте 