Сравнительный анализ остеопластических материалов для ММСК при восстановлении

Сравнительный анализ остеопластических материалов для ММСК при восстановлении дефектов костной тканей челюстно -лицевой области Выполнили: студентки 364 группы Головачева А. А. Бирюкова Е. А. Научный руководитель: Аравин Константин Борисович Монаков Вячеслав Александрович

Актуальность Современный метод использования мезенхимальных мультипотентных стромальных клеток для восстановления дефектов ЧЛО представляет собой перспективное направление хирургического лечения, позволяющий избежать многих ограничений, свойственных терапевтическим подходам. Важным аспектом при изучении воздействия стромальных клеток на поврежденную область является поддерживающий материал (подложка), от которого зависят : прикрепление клеток, их пролиферация и дифференцировка.

Цель работы выбор наиболее оптимального носителя для ММСК при замещении дефектов костной ткани ЧЛО.

Задачи Изучить современное состояние вопроса; Провести сравнительный анализ поддерживающих материалов для ММСК; Оценить способность материалов к остеоинтеграции; Применить на практике модель медицинского назначения.

Требования к поддерживающим материалам биологическая совместимость на уровне культивируемых клеток, а также тканей макроорганизма; отсутствие токсичности, включая образуемые продукты деградации; способность к адгезии, пролиферации и дифференцировке клеток; возможность стерилизации без изменения качеств; обеспечение свободного доступа субстратов и оттока продуктов метаболизма; кинетика биорезорбции должна соответствовать процессам неогенеза замещаемой ткани; пористость (размер пор не менее 100 мкм); трехмерная структура; соответствие механических свойств каркаса механическим свойствам тканей рецепиентного ложа; доступность и низкая цена.

ММСК низкодифференцированные мультипотентные фибробластоподобные веретеновидные клетки, находящиеся в фазе G 0 клеточного цикла, имеющие определенный иммунофенотип, способность адгезироваться к поверхности культуральной посуды, дифференцироваться по линиям остеогенных, хондрогенных, фиброгенных, адипогенных клеток.

Скаффолд-технологии культивирование клеток на трехмерных подложках -носителях естественного или искусственного происхождения с целью пространственного формирования будущего клеточного трансплантата.

Скаффолд-система минеральное вещество • Источник минералов для новообразующихся тканей. • Фиксирует циркулирующие в крови БАВ. Биогенные или • синтетические полимеры формирует трехмерную матрицу, на которой адгезируются полипотентные клетки

Тканеинженерные конструкции (ТИК) комплексных биосистем, состоящих из функционально-ориентированного биоматериала, служащего каркас-матрицей, на которой адгезирутся культуры клеток.

Остеоиндукция инициация и стимуляция малодифференцированных и полипотентных клеток к развитию в направлении клеток костного дифферона. БАВ: медиаторы воспаления костные морфогенетические белки (КМБ) факторы роста (инсулиноподобные факторы роста (ИФР), фактор роста тромбоцитов (ФРТ), фактор роста фибробластов (ФРФ), сочетанное использование данных факторов) костные рострегулирующие факторы (КРФ).

Материалы Минеральные вещества Биологические полимеры Синтетические полимеры Гидроксиапатит, трикальцийфосфат Хитозан, коллаген, хондроитинсульфат, альгинат поликапролактон, полимеры молочной и гликолевой кислот

Классификация поддерживающих материалов для ММСК токсичные (если окружающие ткани отмирают при контакте) – большинство металлов; биоинертные (нетоксичные, но биологически неактивные) - керамика на основе Al 2 O 3 , Zr. O 2 ; биоактивные (нетоксичные, биологически активные, срастающиеся с костной тканью) композиционные материалы типа биополимер/фосфат кальция, керамика на основе фосфатов кальция, биостекла.

Методика проведения работы Культивирование ММСК Дифференцировка Посев клеток на остеопластический материал Маркировка Исследование адгезивных свойств ММСК. Исследуемые материалы: Lyo. Plast® Колапол Металлорезина Губка гемостатическая Хитозан

Культивирование ММСК Культивирование клеточного материала поводили по унифицированному протоколу для клеток всех источников. Для обеспечения стандартных условий для клеток разных источников в качестве среды культивирования была выбрана, охарактеризованная, стандартизированная и оптимизированная для мезенхимально-стромальных клеток питательная среда NH Expansion medium (Miltenyi Biotec, Германия).

Дифференцировка и посев клеток • Дифференцировку в остеобласты проводили в среде NH Osteo. Diff Medium в 48 луночных планшетах фирмы NUNC; • Клетки рассаживали на культуральные флаконы площадью до 175 см 2 Flask 175 (NUNC, Дания).

Маркировка клеток После посева культуральная посуда маркировалась идентификационным номером и помещалась в СО 2 инкубатор Sanyo 20 AIC (Sanyo, Япония) с установленной температурой 370 С и 5% углекислоты.

Исследование адгезивных свойств Lyo. Plast® При посеве клеток костного мозга на материал Lyo. Plast®, через 5 дней можно было наблюдать единичные клеточные тяжи в губчатом веществе кости; На 10 -й день практически все «каналы» губчатого вещества были закрыты клетками костного мозга; На 16 -е сутки наблюдалось разрастание клеточной массы и полное закрытие маленьких «каналов» , общая плотность клеточной культуры клеток костного мозга и жировой Клетки костного мозга (указаны ткани достигла 40%. стрелками), прорастающие в «каналы» Полное зарастание костной ткани наблюдалось на 32 -й день. губчатого вещества. 9 -й день культивирования.

Электронная микроскопия на 35 день исследования. Наблюдается полное прорастание клеток на материале и образование клеточных тяжей.

Металлорезина® При посеве клеток костного мозга на металлорезину®, на 6 -е сутки культивирования в стандартной питательной среде, наблюдалось значительное количество клеток (5 -10% от площади имплантата) на витках металла, 10% в группе жировой ткани. На 10 -е сутки плотность культуры клеток костного мозга достигла 30%, жировой ткани 25 -30%. На 16 -е стуки – 60% для клеток костного мозга и жировой ткани. Полное закрытие полостей было зафиксировано на 25 -е сутки клетками из костного мозга, и на 26 -е сутки клетками из жировой ткани.

Выводы • Из всех исследованных остеопластичеких материалов адгезия ММСК произошла только на носителях Lyo. Plast® и металлорезине. с последующим полным восстановлением костной ткани. •

Благодарим за внимание!