Биологическая безопасность и эффективность биополимерного гомогенного многокомпонентного гидрогелевого миметика внеклеточного матрикса

На сегодняшний день разработка адгезивных ранозаживляющих покрытий с регенераторными свойствами для восстановления целостности поврежденных кожных покровов и слизистых оболочек относится к одному из приоритетных направлений. Цель: разработать гомогенный биополимерный многокомпонентный коллагенсодержащий гидрогель с адгезивными свойствами (БМКГадг) и оценить его безопасность и эффективность. Материалы и методы. Исследовали стерильные образцы БМКГ_адг. Определяли содержание летучих органических соединений (ЛОС) на газовом хроматографе «Хроматэк-Кристалл 5000» (ЗАО СКБ «Хроматэк», Россия). Измерение осмоляльности БМКГ_адг проводили с использованием анализатора жидкости «Osmometer K-7400» (Knauer, Германия). Величину рН определяли рН-метром рН-150МИ (ООО «Измерительная техника», Россия). Биологическая безопасность включала оценку цитотоксичности, пирогенности, опосредованной материалом, общетоксического (острая и субхроническая токсичность), сенсибилизирующего и раздражающего действия согласно ГОСТ ISO 10993. Цитотоксичность образцов in vitro определяли на культуре фибробластов мыши линии NIH/3T3 (ATCC® CRL-1658™). Эффективность БМКГ_адг исследовали на модели термического ожога крыс. Проводили гистологические исследования ткани сердца, легких, тимуса, печени, селезенки, почки, надпочечника, гонад и коры головного мозга. Результаты. Содержание ЛОС не превышало допустимых значений. Осмоляльность составила 334 ± 20 мОсм/кг, рН – 7,18 ± 0,11 ед. рН. In vitro доказано отсутствие цитотоксичности. Исследование острой токсичности показало отсутствие токсического действия на организм лабораторных животных. Результаты субхронической токсичности показали, что воздействие БМКГ_адг не приводит к интоксикации и гибели лабораторных животных. Ни у одного животного не было выявлено реакции гиперчувствительности замедленного типа, что говорит об отсутствии сенсибилизирующего действия. При внутрикожном введении БМКГ_адг и его аппликации на слизистые оболочки стенки защечного мешка хомячка, вагины и прямой кишки кролика ответная реакция отсутствовала, индекс раздражения равен 0. При внутривенном введении кроликам экстракта из образцов БМКГ_адг индивидуальное повышение температуры у всех трех кроликов не превышало 0,1 °C. Биомиметик БМКГ_адг не вызывает пирогенного ответа. Заключение. На модели термического ожога показано, что нанесение адгезивного миметика внеклеточного матрикса (ВКМ) на пораженные участки кожи сразу после формирования ожога и ежесуточно до полного заживления ран на 15,3 ± 7,7% ускоряет заживление раны после ожоговой травмы у опытной группы (34,9 сут) по сравнению с ранами животных контрольной группы (40,2 сут) с надежностью р < 0,01; способствует формированию полноценного эпителиального пласта; ускоряет восстановление исходной гистоструктуры поврежденной кожи. Полученные положительные результаты позволяют перейти к проведению исследований эффективности БМКГ_адг на экспериментальных моделях поврежденных слизистых оболочек.

1. Sevastianov VI, Perova NV. Part I. Extracellular Matrix Biomimetics. Chapter I. Multicomponent Hydrogel Biomimetics of Extracellular Matrix. In: Biomimetics of Extracellular Matrices for Cell and Tissue Engineered Medical Products / Eds. Sevastianov VI and Basok YuB – Newcastle upon Tyne, UK: Cambridge Scholars Publishing, 2023; 339.

2. Farhat W, Hasan A, Lucia L, Becquart F, Ayoub A, Kobeissy F. Hydrogels for Advanced Stem Cell Therapies: A Biomimetic Materials Approach for Enhancing Natural Tissue Function. IEEE Rev Biomed Eng. 2019; 12: 333–351. doi: 10.1109/RBME.2018.2824335. PMID: 29993840.

3. Jones CL, Penney BT, Theodossiou SK. Engineering Cell–ECM–Material Interactions for Musculoskeletal Regeneration. Bioengineering (Basel). 2023; 10 (4): 453. doi: 10.3390/bioengineering10040453. PMID: 37106640.

4. Hao D, Lopez J.‑M, Chen J, Iavorovschi AM, Lelivelt NM, Wang A. Engineering Extracellular Microenvironment for Tissue Regeneration. Bioengineering (Basel). 2022; 9 (5): 202. doi: 10.3390/bioengineering9050202. PMID: 35621480.

5. Hughes CS, Postovit LM, Lajoie GA. Matrigel: a complex protein mixture required for optimal growth of cell culture. Proteomics. 2010; 10 (9): 1886–1890. doi: 10.1002/pmic.200900758. PMID: 20162561.

6. Севастьянов ВИ. Технологии тканевой инженерии и регенеративной медицины. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2014; 16 (3): 93–108. doi: 10.15825/1995-1191-2014-3-93-108.

7. Севастьянов ВИ, Перова НВ. Способ получения композиции биополимерного микрогетерогенного коллагенсодержащего гидрогеля. Патент на изобретение RU 2832796 C1, 09.01.2025.

8. Урьяш ВФ, Севастьянов ВИ, Кокурина НЮ, Порунова ЮА, Перова НВ, Фаминская ЛА. Теплоемкость, физические переходы коллагена и растворимость воды в нем. Журнал общей химии. 2006; 76 (9): 1421–1425. doi: 10.1134/S1070363206090039.

9. Севастьянов ВИ, Перова НВ. Биополимерный гетерогенный гидрогель Сферо®ГЕЛЬ – инъекционный биодеградируемый имплантат для заместительной и регенеративной медицины. Практическая медицина. 2014; 8 (84): 110‒1116.

10. Балан ВЕ, Краснопольская КВ, Оразов МР, Токтар ЛР, Тихомирова ЕВ. Коллагенотерапия пациенток с генитоуринарным менопаузальным синдромом – новая возможность в арсенале врача. Российский вестник акушера‑гинеколога. 2020; 20 (4): 65–75. doi: 10.17116/rosakush20202004165.

11. Wang M, Shi J, Yu C, Zhang X, Xu G, Xu Z, Ma Y. Emerging strategy towards mucosal healing in inflammatory bowel disease: what the future holds? Front Immunol. 2023; 14: 14: 1298186. doi: 10.3389/fimmu.2023.1298186. PMID: 38155971.

12. Кульчавеня ЕВ. Новый подход к пониманию патогенеза и к лечению инфекционно-воспалительных заболеваний мочеполовой системы. Урология. 2020; (5): 99–105. doi: 10.18565/urology.2020.5.99-105.

13. ГОСТ Р 52770-2023 Изделия медицинские. Система оценки биологического действия. Общие требования безопасности. М.: Российский институт стандартизации, 2024. GOST R 52770-2023

14. ГОСТ ISO 10993-1-2021 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 1. Оценка и исследования в процессе менеджмента риска. М.: Российский институт стандартизации, 2021.

15. ГОСТ ISO 10993-5-2023 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 5. Исследования на цитотоксичность методами in vitro. М.: Российский институт стандартизации, 2023.

16. ГОСТ ISO 10993-11-2021 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 11. Исследования общетоксического действия. М.: Российский институт стандартизации, 2021.

17. ГОСТ ISO 10993-10-2023 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 10. Исследования сенсибилизирующего действия. М.: Российский институт стандартизации, 2023.

18. ГОСТ ISO 10993-23-2023 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 23. Исследования раздражающего действия. М.: Российский институт стандартизации, 2023.

19. Фармакопея Евразийского экономического союза, 2.1.6.2. Пирогенность. М.: Евразийская экономическая комиссия, 2020.