СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ЗАСЕЛЕНИЯ КЛЕТОЧНОГО МАТЕРИАЛА В МАТРИКСЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОСПИННИНГА И АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ФОРМИРОВАНИЯ В ТУРБУЛЕНТНОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ

Введение. Методы электроспиннинга и аэродинамического формирования (АЭРДФ) в газовом потоке позволяют изготавливать синтетические структуры, подобные межклеточным матриксам. Но важной является оценка пригодности таких структур для заселения клеточным материалом.
Материал и методы. Рассмотрено 2 типа матрикса из полимолочной кислоты. Матрикс № 1 получен методом электро-спиннинга, матрикс № 2 — методом АЭРДФ. Структуру матриксов оценивали на электронном микроскопе. В матриксы методом динамического заселения вносили стромальные клетки костного мозга (СККМ) кролика с последующим (3 суток) культивированием матриксов в СО₂-инкубаторе при 37 °С. Присутствие клеток в матриксах оценивали с помощью флуоресцентной микроскопии. Данные представляли как среднее ± стандартное отклонение. Результаты. Матрикс № 1 сформирован волокнами правильной цилиндрической формы (диаметр 1,5±0,7 мкм) без собственного рельефа. Средняя пористость составила 67±3%. В структуре матрикса № 2 имеются жгуты (диаметр 27,5±17,4 мкм), сформированные направленными волокнами (диаметр 0,44±0,14 мкм) с развитым рельефом поверхности. Средняя пористость составила 55±3% (р<0,05 при сравнении с матриксом № 1). Площадь свободной поверхности матрикса № 2 превышала этот показатель для матрикса № 1 в 8 раз. Матриксы значимо (р><0,05) различались по среднему количеству клеток: 56±9 клеток и 120±40 клеток для матрикса № 1 против 81±6 клеток и 215±18 клеток — для матрикса № 2 в 2D- и 3D-режимах соответственно. ><0,05 при сравнении с матриксом № 1). Площадь свободной поверхности матрикса № 2 превышала этот показатель для матрикса № 1 в 8 раз. Матриксы значимо (р<0,05) различались по среднему количеству клеток: 56±9 клеток и 120±40 клеток для матрикса № 1 против 81±6 клеток и 215±18 клеток — для матрикса № 2 в 2D- и 3D-режимах соответственно. Обсуждение. Лучший результат по фиксации клеток, полученный для матрикса из полимолочной кислоты, сформированного методом АЭРДФ, не противоречит данным других исследований и, видимо, обусловлен его более оптимальной пространственной организацией.

1. Попов С.В., Рябов В.В., Суслова Т.Е. и соавт. Фундаментальные и прикладные аспекты клеточных технологий в кардиологии и кардиохирургии // Бюллетень СО РАМН. — 2008. — Т. 28(4). — С. 5–15.

2. Aranovich A., Popkov A., Barbier D., Popkov D. Femoral lengthening by combined technique in melorheostosis: a case report // Eur. Orthop. Traumatol. — 2014. — Vol. 5. — P. 175–179 [Electronic resource] — doi: 10.1007/s12570-013-0220-4.

3. Popkov D., Journeau P., Popkov A. et al. Ollier’s disease limb lenghtening: Should intramedullary nailing be combined with circular external fixation? // Orthop. Traumatol. Surg. Res. — 2010. — Vol. 96. — P. 348–353 [Electronic resource] — doi: 10.1016/j.otsr.2010.01.002.

4. Petite H., Viateau V., Bensaïd W. et al. Tissue-engineered bone regeneration // Nat. Biotechnol. — 2000. — Vol. 18. — P. 959–963 [Electronic resource] — doi: 10.1038/79449.

5. Boccaccini A.R., Blaker J.J. Bioactive composite materials for tissue engineering scaffolds // Expert Rev. Med. Devices. — 2005. — No. 2. — P. 2303–2317 [Electronic resource] — doi: 10.1586/17434440.2.3.303.

6. Santoro M., Shah S.R., Walker J.L., Mikos A.G. Poly(lactic acid) nanofibrous scaffolds for tissue engineering // Adv. Drug Deliv. Rev. — 2016. — Vol. 107. — P. 206–212 [Electronic resource] — doi: 10.1016/j.addr.2016.04.019.

7. Tamayol A., Akbari M., Annabi N. et al. Fiber-based tissue engineering: Progress, challenges, and opportunities // Biotechnol. Adv. — 2013. — Vol. 31. — P. 669–687 [Electronic resource] — doi: 10.1016/j.biotechadv.2012.11.007.

8. Jiang T., Carbone E.J., Lo K.W.-H., Laurencin C.T. Electrospinning of Polymer Nanofibers for Tissue Regeneration // Prog. Polym. Sci. — 2014. — Vol. 46. — P. 1–24 [Electronic resource] — doi: 10.1016/j.progpolymsci.2014.12.001.

9. Daristotle J.L., Behrens A.M., Sandler A.D., Kofinas P. A Review of the Fundamental Principles and Applications of Solution Blow Spinning // ACS Appl. Mater. Interfaces. — 2016. — No. 8. — P. 34951–34963 [Electronic resource] — doi: 10.1021/ acsami.6b12994.

10. Нащекина Ю.А., Никонов П.О., Михайлов В.М. и др. Зависимость заполнения стромальными клетками костного мозга трехмерной матрицы от способа посева клеток и типа модификации поверхности матрицы // Цитология. — 2014. — Т. 56(4). — С. 283–290.

11. Nashchekina Y.A., Nikonov P.O., Mikhailov V.M. et al. Distribution of bone-marrow stromal cells in a 3D scaffold depending on the seeding method and the scaffold inside a surface modification // Cell tissue biol. — 2014. — Vol. 8(4). — P. 313–320.

12. Filatov Y., Budyka A., Kirichenko V. Electrospinning of Micro- and Nanofibers: Fundamentals in Separation and Filtration Processes. — New York : Begell House Inc., 2007. — 404 p.

13. Reneker D.H., Chun I. Nanometre diameter fibres of polymer, produced by electrospinning // Nanotechnology. — 1996. — Vol. 7(3). — P. 216–223.

14. Daristotle J.L., Behrens A.M., Sandler A.D. et al. A Review of the Fundamental Principles and Applications of Solution Blow Spinning // ACS Appl. Mater. Interfaces. — 2016. — Vol. 8(51). — P. 34951–34963.

15. Tomecka E., Wojasinski M., Jastrzebska E. et al. Poly(l-lactic acid) and polyurethane nanofibers fabricated by solution blow spinning as potential substrates for cardiac cell culture // Mater. Sci. Eng. C. — 2017. — Vol. 75. — P. 305–316.

16. Faia-Torres A.B., Charnley M., Goren T. et al. Osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells in the absence of osteogenic supplements: A surface-roughness gradient study // Acta Biomater. — 2015. — Vol. 28. — P. 64–75.