Изучение морфологических и биодеградируемых свойств пористого скаффолда желатина для использования в тканевой инженерии легких

Использование искусственно созданных 3D скаффолдов на основе коллагена или желатина, повторяющих условия микроокружения живого организма, становится все более распространенным. Этому способствует углубление понимания межклеточных взаимодействий invivo, что позволяет искусственно сформировать подходящую для клеток гистоархитектонику и микроокружение скаффолда. Желатин, как производное коллагена является одним из перспективных недорогих материалов для созданиях таких матриц. Цель исследования - изучить морфологические, биодеградируемые свойства, а также скорость деградации скаффолдов invivo и invitro желатин-глутарового полимера, модифицированного дигидрокверцетином и арабинога-лактаном. Изучение морфологических свойств скаффолда проводили с помощью гистологического исследования с окраской гематоксилин-эозин и сканирующей электронной микроскопией. Изучение скорости деградации скаффолда проводили при температуре 37°С и воздействии ферментов (трипсин, коллагеназа). Деградацию invivo изучали морфологически после подкожной имплантации исследуемого скаффолда лабораторным крысам. При морфологическом исследовании установлено, что скаффолд имеет высокую пористость - до 3545%. Скаффолд обладает высокой термостабильностью и не деградирует при 37°С. При воздействии растворами трипсина и коллагеназы I типа, деградация наблюдается в течение 540±15 и 200±10 минут, соответственно. При морфологическом исследовании деградации invivo, скаффолд полностью исчезает в течение 3 недель, заменяясь грануляционной тканью. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования желатин-глутарового скаффолда, модифицированного дигидрокверцетином и арабиногалактаном, для исследований в области тканевой инженерии легких.

1. Супрамолекулярный комплекс, обладающий противовоспалительной и ангиопротекторной активностью и способ его получения: пат. 2533231 RU / авторы и заявители В.С.Остронков, С.А.Лашин; патентообладатели Остронков В.С., Лашин С.А.; заявл. 14.05.2013; опубл. 20.11.2014.

2. Bankhead P., Loughrey M., Fernandez J., Dom-browski Y., McArt D., Dunne P., McQuaid S., Gray R.T., Murray L.J., Coleman H.G., James J.A., Salto-Tellez M., Hamilton P.W. QuPath: Open source software for digital pathology image analysis // Sci. Rep. 2017. Vol.7, №1. Р816878. doi: 10.1038/s41598-017-17204-5

3. Dion C., Chappuis E., Ripoll C. Does larch arabino-galactan enhance immune function? A review of mechanistic and clinical trials // Nutr. Metab. (Lond). 2016. Vol.13, Р.28. doi: 10.1186/s12986-016-0086-x

4. Doersch K., Newell-Rogers M. The impact of quercetin on wound healing relates to changes in aV and P1 integrin expression // Exp. Biol. Med. (Maywood). 2017. Vol.242, №14. Р1424-1431. doi: 10.1177/1535370217712961

5. Fischer E., Hansen B., Nair V., Hoyt F., Dorward D. Scanning Electron Microscopy // Curr. Protoc. Microb. 2012. Vol.25, Iss.1. P.2B.2.1-2B.2.47. doi: 10.1002/9780471729259.mc02b02s25

6. Gelse K., Poschl E., Aigner T. Collagens - structure, function, and biosynthesis // Adv. Drug. Deliv. Rev. 2003. Vol.55, №12. Р.1531-1546. doi: 10.1016/j.addr.2003.08.002

7. Kim Y., Tarahovsky Y, Gaidin S., Yagolnik E., Mu-zafarov E. Flavonoids determine the rate of fibrillogenesis and structure of collagen type I fibrils in vitro // Int. J. Biol. Macromol. 2017. Vol.104, Pt.A. Р.631-637. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.06.070

8. Lee B., Lum N., Seow L., Lim P., Tan L. Synthesis and characterization of types A and B gelatin methacryloyl for bioink applications // Materials (Basel). 2016. Vol.9, №10. Р.Е797. doi: 10.3390/ma9100797

9. Lee C., Singla A., Lee Y Biomedical applications of collagen // Int. J. Pharm. 2001. Vol.221, №1-2. Р1-22. doi: 10.1016/s0378-5173(01)00691-3

10. Maji K., Dasgupta S., Pramanik K., Bissoyi A. Preparation and evaluation of gelatin-chitosan-nanobio-glass 3d porous scaffold for bone tissue engineering // Int. J. Biomater. 2016. Vol.2016. Р.9825659. doi: 10.1155/2016/9825659

11. Murphy C., O’Brien F. Understanding the effect of mean pore size on cell activity in collagen-glycosaminog-lycan scaffolds // Cell Adh. Migr. 2010. Vol.4, №3. Р.377-381. doi: 10.4161/cam.4.3.11747

12. Murphy C., Haugh M., O'Brien F. The effect of mean pore size on cell attachment, proliferation and migration in collagen-glycosaminoglycan scaffolds for bone tissue engineering // Biomaterials. 2010. Vol.31, №3. Р.461-466. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.09.063

13. Rose J., Pacelli S., Haj A., Dua H., Hopkinson A., White L., Rose F. Gelatin-based materials in ocular tissue engineering // Materials (Basel). 2014. Vol.7, №4. Р.3106-3135. doi: 10.3390/ma7043106

14. Tondera C., Hauser S., Kruger-Genge A., Jung F., Neffe A., Lendlein A., Klopfleisch R., Steinbach J., Neuber C., Pietzsch J. Gelatin-based hydrogel degradation and tissue interaction in vivo: insights from multimodal preclinical imaging in immunocompetent nude mice // Theranostics. 2016. Vol.6, №12. Р.2114-2128. doi: 10.7150/thno.16614

15. Tran R., Naseri E., Kolasnikov A., Bai X., Yang J. A new generation of sodium chloride porogen for tissue engineering // Biotechnol. Appl. Biochem. 2011. Vol.58, №5. Р.335-344. doi: 10.1002/bab.44

16. Van Vlierberghe S. Crosslinking strategies for porous gelatin scaffolds // J. Mater. Sci. 2016. Vol.51, Iss.9. P.4349-4357. doi: 10.1007/s10853-016-9747-4

17. Yang S., Leong K., Du Z., Chua C. The design of scaffolds for use in tissue engineering. Part I. Traditional factors // Tissue Eng. 2001. Vol.7, №6. Р.679-689. doi: 10.1089/107632701753337645

18. Zhang Y., Yu J., Dong X., Ji H. Research on characteristics, antioxidant and antitumor activities of dihydroquercetin and its complexes // Molecules. 2017. Vol.23, №1. Р.Е20. doi: 10.3390/molecules23010020