Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий

Авторы

  • Irina P. Mikhailova Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
  • Anna A. Manchenko Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
  • Denis V. Byzov Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
  • Boris P. Sandomirsky Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

DOI:

https://doi.org/10.15407/cryo25.04.311

Ключевые слова:

девитализация, тканевые имплантаты, ксенотрансплантация, физико-механические свойства биоматериалов, экстрацеллюлярный матрикс, низкие температуры, ионизирующее излучение

Аннотация

Изучали физико-механичеÑкие ÑвойÑтва ткани перикарда, Ñтворок аортального клапана и артерий Ñвиньи на Ñтапах девитализации криорадиационным ÑпоÑобом. Ð”Ð»Ñ Ð¿Ñ€ÐµÐ´Ñ‹Ð¼Ð¿Ð»Ð°Ð½Ñ‚Ð°Ñ†Ð¸Ð¾Ð½Ð½Ð¾Ð¹ обработки кÑенотканей иÑпользовали низкие температуры и ионизирующее излучение. Проводили теÑÑ‚ однооÑного раÑÑ‚ÑÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ‚ÐºÐ°Ð½ÐµÐ¹ поÑле замораживаниÑ-отогрева, Ð¾Ð±Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñ‚Ð¾ÐºÐ¾Ð¼ Ñлектронов, а также поÑле их Ñочетанного воздейÑтвиÑ. Показано, что ÑкÑтрацеллюлÑрный Ð¼Ð°Ñ‚Ñ€Ð¸ÐºÑ (ЭЦМ) девитализированных тканей ÑохранÑет Ñвою целоÑтноÑÑ‚ÑŒ и обладает физико-механичеÑкими ÑвойÑтвами, характерными Ð´Ð»Ñ Ð½Ð°Ñ‚Ð¸Ð²Ð½Ñ‹Ñ… тканей как в продольном, так и поперечном направлении. Предварительное замораживание до –196°С проÑвлÑет радиопротекторное дейÑтвие и нивелирует отрицательные Ñффекты [beta–]-радиации на ЭЦМ. Глубокое замораживание и [beta–]-Ñ€Ð°Ð´Ð¸Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ð¸Ð½Ð´ÑƒÑ†Ð¸Ñ€ÑƒÑŽÑ‚ образование дополнительных внутри- и межмолекулÑрных поперечных ÑвÑзей и проÑвлÑÑŽÑ‚ ÑинергичеÑкий Ñффект: ÑущеÑтвенно уÑиливаютÑÑ ÑƒÐ¿Ñ€ÑƒÐ³Ð¸Ðµ ÑвойÑтва тканей. ÐœÐ¾Ð´Ð¸Ñ„Ð¸Ñ†Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð½Ð°Ñ Ñ‚ÐºÐ°Ð½ÑŒ перикарда, Ñтворок клапана и артерий Ñ Ð·Ð°Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ð¼Ð¸ физико-механичеÑкими характериÑтиками может иÑпользоватьÑÑ Ð² качеÑтве тканевых имплантатов: упругие ÑвойÑтва обеÑпечивают длительное ÑущеÑтвование в организме реципиента; Ð·Ð°Ð¿Ð°Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ñ‡Ð½Ð¾Ñти позволÑет выдерживать ÑкÑплуатационные нагрузки в процеÑÑе функционированиÑ; ÑохранÑетÑÑ ÐºÐ°Ñ€ÐºÐ°ÑноÑÑ‚ÑŒ, ÑлаÑтичноÑÑ‚ÑŒ, ÑпоÑобноÑÑ‚ÑŒ к раÑÑ‚ÑжимоÑти, уÑтойчивоÑÑ‚ÑŒ к излому и Ñкручиванию.

Биографии авторов

Irina P. Mikhailova, Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

Отдел ÑкÑпериментальной криомедицины

Anna A. Manchenko, Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

Отдел ÑкÑпериментальной криомедицины

Denis V. Byzov, Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

Отдел ÑкÑпериментальной криомедицины

Boris P. Sandomirsky, Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

Отдел ÑкÑпериментальной криомедицины

Библиографические ссылки

Akatov V.S., Ryndina N.I., Solovyov V.V. et al. Improving biocompatibility of heart valve and vascular transplants by their devitalization and repopulation by recipient cells. Cell Technologies in Biology and Medicine 2006; (3): 166–171.

Akhmedov Sh. D., Afanasjev S.A., Dyakova M.L. et al. The use of perfusion decellularized matrix for new blood vessels formation in heart by the method of tissue engineering. Cell Transplan-tology and Tissue Engineering 2009; 4(2): 32–39.

Andrianova L.E., Semenova S.N. Biochemistry of extracellular matrix. In: Severin E.S., editor. Biochemistry. Moscow: GEOTAR-MED; 2004.

Bailey A.J., Rhodes D.N.,Cater C.W. Irradiation-induced crosslinking of collagen. Radiat Res 1964; 22: 606–621. CrossRef PubMed

Bekman I.N. Radiation and nuclear medicine: physical and chemical aspects. In: Radiochemistry. Shelkovo; 2012.

Bokeria L.A., Kagramanov I.I., Kokshenev I.V. et al., Biological material for prosthesis. Patent of Russian Federation 2430746 IPC ÐÐ61L 27/38, Ð61F2/24, 10.04.2011.

Borschel G., Huang Y., Calve S. et al. Tissue engineering of recellularized small-diameter vascular grafts. Tissue Eng. 2005; 11(5–6): 778–786.

Bujan J., Pascual G., Lopez R. et al. Gradual thawing improves the preservation of cryopreserved arteries. Cryobiology 2001; 42(2): 256–265. CrossRef PubMed

Byzov D.V., Mikhailova I.P., Sandomirskiy B.P. et al. A new approach to the creation of small-diameter vascular pros-theses. In: Goltsev A.N., editor. Current problems of cryobiology and cryomedicine. Kharkov; 2012. – p. 623–654.

Byzov D.V., Repin N.V., Marchenko L.N., et al. Ultrastructure of arteries after devitalization with low temperatures and ionizing irradiation. Probl. Cryobiol. 2011; 21(2): 137–146.

Byzov D.V., Synchikova O.P., Mikhaylova I.P. et al. Ionizing irradiation effect on porcine arteries for creation of devitalized sÑaffolds. Biotechnologiya 2010; 3 (6): 75–79.

Gilbert T., Sellaro T., Badylak S. Decellularization of tissues and organs. Biomaterials 2006; 27(19): 3675–3683. CrossRef

Grauss R.W., Hazekamp M.G., Oppenhuizen F. et al. Histolo-gical evaluation of decellularised porcine aortic valves: matrix changes due to different decellularisation methods. Eur J Cardiothorac Surg 2005; 27(4):566–571. CrossRef PubMed

Hlusov I.A. Biomechanic basics of biocompatible materials and biological tissues. Tomsk; 2007.

Ignatyeva N.U. Collagen – the main protein of connective tissue (review). Esteticheskaya Meditsina 2005; 6(3): 247–256.

Leshenko V.G., Ilich G.K. Medical and biological physics: a tutorial. Moscow: INFRA-M; 2012.

Nardid O.A. Effect of low temperatures on protein systems. Probl Cryobiol Cryomed 2014; 24(2): 83–101. CrossRef

Ponamarev U.E., Mitasov V.E. Cryopreservation of aortic valves. In: Current problems of Cryobiology and Cryomedicine. Kiev: Naukova dumka; 1981.

Repin N.V., Marchenko L.N., Govorukha T.P. et al. Ultrastructure of porcine pericardium and aortic valve tissues, devitalized with cryogenic and irradiation exposures. Probl Cryobiol Cryomed 2015; 25(3): 246–254. CrossRef

Robinson K.A., Li J., Mathison M. et al. Extracellular matrix scaffold for cardiac repair. Circulation 2005; 112(9): I135–I143.

Sandomirsky B.P., Byzov D.V., Mikhaylova I.P. et al. Method for preparation of xenogenous arteries for vascular prosthesis replacement. Patent of Ukraine 68379 IPC A61L27/00 A01N1/02, 26.03.2012.

Schmidt C.E., Baier J. M. Acellular vascular tissues: natural biomaterials for tissue repair and tissue engineering. Biomaterials 2000; 21(2): 2215–2231.

Serov V.V. Shehter A.B. Connective tissue. Moscow: Medicina; 1981.

Sevastyanov V.I., Kirpichikova M.T. Biocompatible materials. Moscow: MIA; 2011.

Sevastyanov V.I., Vasin S.L., Perova N.V. Research methods of biomaterials and medical devices. In: Biocompatibility. Moscow; 1999.

Solanesa N., Riqola M., Castella A.M. et al. Cryopreservation alters antigenicity of allografts in a porcine model of transplant vasculopathy. Transplant Proc 2004; 1(10): 3288–3294. CrossRef PubMed

Spirydonau S.V., Yudina O.A., Shket A.P., et al. Variants of cryopreserved allografts preparation before implantation. Novosti Khirurgii 2013; 21(2): 76–81. CrossRef

Tudorache I., Cebotari S., Sturz G. et al. Tissue engineering of heart valves: biomechanical and morphological properties of decellularised heart valves. J Heart Valve Dis 2007; 16(5): 567–573.

Valentin J., Stewart-Akers A., Gilbert T. et al. Macrophage participation in the degradation and remodeling of extracellular matrix scaffolds. Tissue Eng 2009; 15(7): 1687–1694. CrossRef PubMed

Vasin S.L., Rosanova I.B., Sevastianov V.I. The role of proteins in the nucleation and formation of calcium-containing deposits on biomaterials surface. J Biomed Mater Res 1998; 1(39): 491–498. CrossRef

Venkatasubramanian R.T., Grassl E.D., Barocas V.H. et al. Effects of freezing and cryopreservation on the mechanical properties of arteries. Ann Biomed Eng 2006; 34(5): 823–832. CrossRef PubMed

Wassenaar C., Wijsmuller E.G., Van Herwerden L.A. et al. Cracks in cryopreserved aortic allografts and rapid thawing. Ann Thorac Surg 1995; 60(2): S165–167.

Yang J., Yamato M., Shimizu T. et al. Reconstruction of func-tional tissues with cell sheet engineering. Biomaterials 2007; 28(34): 5033–5043. CrossRef PubMed

Yannas I.V., Tzeranis D.S., Harley B.A., So P.T. Biologically active collagen-based scaffolds: advances in processing and characterization. Philos Trans A Math Phys Eng Sci 2010; 368(1917): 2123–2139. CrossRef PubMed

Yarmonenko S.P., Vajson A.A. Human and animal radiobiology. Moscow: Vysshaya shkola; 2004.

Zeeman R. Cross-linking of collagen-based materials Enschede: Fedodruk BV; 1998.

Zhmakin A. I. Physical aspects of cryobiology. Uspekhi Fizicheskikh Nauk 2008; 51(3): 231–252. CrossRef

Zhorina L.V., Zmievskoj G.N. Fundamentals of the interaction of physical fields with biologicals. Moscow: N.E. Bauman Moscow State Technical University; 2014.

Загрузки

Опубликован

2015-12-21

Как цитировать

Mikhailova, I. P., Manchenko, A. A., Byzov, D. V., & Sandomirsky, B. P. (2015). Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий. Проблемы криобиологии и криомедицины, 25(4), 311–328. https://doi.org/10.15407/cryo25.04.311

Выпуск

Том 25 № 4 (2015): Проблемы криобиологии и криомедицины

Раздел

Теоретическая и экспериментальная криобиология

Лицензия

Copyright (c) 2020 Irina P. Mikhailova, Anna A. Manchenko, Denis V. Byzov, Boris P. Sandomirsky

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:

  • Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.
  • Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  • Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).