СОЗДАНИЕ ТКАНЕИНЖЕНЕРНОГО ЭКВИВАЛЕНТА КОСТНОЙ ТКАНИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ

Цель исследования. Анализ экспериментальных образцов тканеинженерного эквивалента костной ткани (ТЭКТ) на основе наноструктурированных биорезорбируемых синтетических полимерных клеточных матриц (БСПКМ) и остеогенных дифференцированных клеток для возмещения дефектов кости.
Материал и методы. Разработаны и получены наноструктурированные БСПКМ, которые послужили основой для создания ТЭКТ. Осуществлен перенос культивируемых клеток на поверхность БСПКМ, изучены закономерности клеточного роста, экспансии, клеточного поведения на поверхности БСПКМ. Выполнено изучение рельефа поверхности и заданных свойств образцов ТЭКТ с использованием методов светооптической, сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии.
Результаты. Показана возможность создания экспериментального образца ТЭКТ на основе БСПКМ, который максимально копирует структуру костной ткани на микро- и наноуровне. Поверхность БСПКМ имела дополнительную наноструктурированность из-за нанесения продольных наноканавок, направленную на увеличение адгезивных и остеокондуктивных свойств.
Заключение. Разработана стратегия создания БСПКМ и ТЭКТ, получены экспериментальные образцы, пригодные для дальнейших исследований с целью формирования биодеградируемых имплантатов для нужд травматологии и ортопедии, вертебрологии.

1. Внутренняя архитектура кости [Электронный ресурс]. http://www.medical-enc.ru/anatomy/vnutrennyaya-arhitektura-kosti.shtml

2. Деев Р.В., Цупкина Н.В., Бозо И.Я. и др. Тканеинженерный эквивалент кости: методологические основы создания и биологические свойства // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2011. Т. VI. № 1. С. 63-67.

3. Костная ткань [Электронный ресурс]. http://hystology.ru/kostnaja_tkan.html

4. Севастьянов В.И., Перова Н.В., Довжик И.А. Основные принципы подхода к доклинической оценке имплантатов // Технология живых систем. 2009. Т. 6. № 4. С. 10-20.

5. Хенч Л., Джонс Д. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей / Под ред. А.А. Лушниковой. М., 2007.

6. Anselme K, Ponche A, Bigerelle M. Relative influence of surface topography and surface chemistry on cell response to bone implant materials. Part 2: biological aspects. Proc Inst Mech Eng H. 2010; 224: 1487-1507.

7. Biggs MJ, Richards RG, Gadegaard N, et al. The use of nanoscale topography to modulate the dynamics of adhesion formation in primary osteoblasts and ERK/MAPK signalling in STRO-1+ enriched skeletal stem cells. Biomaterials. 2009; 30: 5094-5103. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.05.049.

8. Cai Y, Liu P, Tang R. Recent patents on nano calcium phosphates. Recent Patents on Materials Science. 2008; 1: 209-216.

9. Dalby MJ, Macintyre A, Roberts JN, et al. Nanoporous titanium substrates for osteogenesis. Nanomedicine (Lond). 2012; 7: 19.

10. Kingham EJ, Tsimbouri PM, Gadegaard N, et al. Nanotopography induced osteogenic differentiation of human stem cells. Bone. 2011; 48: S108-S109. doi: 10.1016/j.bone.2011.03.177.

11. Martins AM, Alves CM, Kasper FK, et al. Responsive and in situ-forming chitosan scaffolds for bone tissue engineering applications: an overview of the last decade. J Mater Chem. 2010; 20: 1638-1645. doi: 10.1039/B916259N.

12. McNamara LE, Sjöström T, Burgess K, et al. Characterisation of mesenchymal stem cell responses to titanium nanopillars for orthopaedic applications. Eur Cell Mater. 2011; 22(Suppl 2): 7.

13. Morris HL, Reed CI, Haycock JW, et al. Mechanisms of fluid-flow-induced matrix production in bone tissue engineering. Proc Inst Mech Eng H. 2010; 224: 1509-1521.

14. Navarro M, Planell JA. Composite scaffolds for bone tissue regeneration. In: Wiley Encyclopedia of Composites. 2011: 1-14.

15. Ponche A, Bigerelle M, Anselme K. Relative influence of surface topography and surface chemistry on cell response to bone implant materials. Part 1: physico-chemical effects. Proc Inst Mech Eng H. 2010; 224: 1471-1486.

16. Smith IO, Liu XH, Smith LA, et al. Nanostructured polymer scaffolds for tissue engineering and regenerative medicine. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2009; 1: 226-236. doi: 10.1002/wnan.26.

17. Special Issue on Bone Tissue Engineering. Proc Inst Mech Eng H: Journal of Engineering in Medicine. 2010; 224: 1329-1566.

18. Tanner KE. Bioactive composites for bone tissue engineering. Proc Inst Mech Eng H. 2010; 224: 1359-1372.

19. Tare RS, Kanczler J, Aarvold A, et al. Skeletal stem cells and bone regeneration: translational strategies from bench to clinic. Proc Inst Mech Eng H. 2010; 224: 1455-1470.

20. Thompson MS, Epari DR, Bieler F, et al. In vitro models for bone mechanobiology: applications in bone regeneration and tissue engineering. Proc Inst Mech Eng H. 2010; 224: 1533-1541.

21. Willie BM, Petersen A, Schmidt-Bleek K, et al. Designing biomimetic scaffolds for bone regeneration: why aim for a copy of mature tissue properties if nature uses a different approach? Soft Matter. 2010; 6: 4976-4987. doi: 10.1039/C0SM00262C.

22. Zhang L, Webster TJ. Nanotechnology and nanomaterials: promises for improved tissue regeneration. Nano Today. 2009; 4: 66-80. doi: 10.1016/j.nantod.2008.10.014.

23. Zorlutuna P, Annabi N, Camci-Unal G, et al. Microfabricated biomaterials for engineering 3D tissues. Adv Mater. 2012; 24: 1782-1804.