RU2722744C1 - Organ-specific bioplastic material based on soluble form of stabilized extracellular matrix - Google Patents
Organ-specific bioplastic material based on soluble form of stabilized extracellular matrix Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722744C1 RU2722744C1 RU2019108718A RU2019108718A RU2722744C1 RU 2722744 C1 RU2722744 C1 RU 2722744C1 RU 2019108718 A RU2019108718 A RU 2019108718A RU 2019108718 A RU2019108718 A RU 2019108718A RU 2722744 C1 RU2722744 C1 RU 2722744C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- extracellular matrix
- bioplastic
- soluble form
- collagen
- biologically active
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 12
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 title claims abstract description 8
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 title claims abstract description 8
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 title claims abstract description 7
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 title abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 102000016942 Elastin Human genes 0.000 claims abstract description 8
- 108010014258 Elastin Proteins 0.000 claims abstract description 8
- 229920002549 elastin Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 claims abstract description 6
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 claims abstract description 6
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 claims abstract description 3
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229930182816 L-glutamine Natural products 0.000 claims abstract description 3
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 claims abstract description 3
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229960002743 glutamine Drugs 0.000 claims abstract description 3
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 claims abstract description 3
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 claims abstract description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 14
- 239000012620 biological material Substances 0.000 abstract description 8
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 abstract description 2
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 6
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 4
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 4
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 3
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 3
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 3
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 3
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 3
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 3
- 108010001781 Apligraf Proteins 0.000 description 2
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 2
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 2
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 2
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 2
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 2
- 230000000735 allogeneic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 2
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 2
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 2
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 2
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 2
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 2
- FWBHETKCLVMNFS-UHFFFAOYSA-N 4',6-Diamino-2-phenylindol Chemical compound C1=CC(C(=N)N)=CC=C1C1=CC2=CC=C(C(N)=N)C=C2N1 FWBHETKCLVMNFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035049 Blood-Borne Infections Diseases 0.000 description 1
- 229920002567 Chondroitin Polymers 0.000 description 1
- 238000000116 DAPI staining Methods 0.000 description 1
- 208000008960 Diabetic foot Diseases 0.000 description 1
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000005230 Leg Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229940072107 ascorbate Drugs 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010352 biotechnological method Methods 0.000 description 1
- 229940096423 bovine collagen type i Drugs 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- DLGJWSVWTWEWBJ-HGGSSLSASA-N chondroitin Chemical compound CC(O)=N[C@@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@H](O)[C@@H]1OC1[C@H](O)[C@H](O)C=C(C(O)=O)O1 DLGJWSVWTWEWBJ-HGGSSLSASA-N 0.000 description 1
- 239000000515 collagen sponge Substances 0.000 description 1
- 239000003636 conditioned culture medium Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000002577 cryoprotective agent Substances 0.000 description 1
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 230000006196 deacetylation Effects 0.000 description 1
- 238000003381 deacetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 230000036074 healthy skin Effects 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 210000002510 keratinocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000005305 organ development Effects 0.000 description 1
- 230000008807 pathological lesion Effects 0.000 description 1
- 230000004526 pharmaceutical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 210000004927 skin cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
- A61L27/24—Collagen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области медицины, а именно к тканевой инженерии, комбустиологии, трансплантологии, косметологии и может быть использовано в качестве биоматериала для стимуляции регенерации и замещения дефектов покровных тканей.The present invention relates to medicine, namely to tissue engineering, combustiology, transplantology, cosmetology and can be used as biomaterial to stimulate the regeneration and replacement of defects of integumentary tissues.
В последнее время быстрыми темпами развиваются биотехнологические методы создания тканеинженерных конструкций, которые находят применение в области регенеративной медицины для восстановления утраченных функций тканей и органов. Как правило, тканеинженерная конструкция представляет из себя биологический комплекс - матрицу - носитель с иммобилизированными на ней клетками и/или обогащенный биологическими активными компонентами. Данная конструкция определяет форму будущего трансплантата, обеспечивают необходимую механическую прочность и трехмерное ориентирование клеток.Recently, biotechnological methods for creating tissue-engineering structures have been developing rapidly, which are used in the field of regenerative medicine to restore the lost functions of tissues and organs. As a rule, a tissue-engineering construct is a biological complex — a matrix — a carrier with cells immobilized on it and / or enriched with biological active components. This design determines the shape of the future transplant, provides the necessary mechanical strength and three-dimensional orientation of the cells.
Для создания тканеинженерных конструкций наиболее перспективными являются биодеградируемые материалы, которые после имплантации будут замещены естественной тканью, но способные в течение необходимого для этого времени выполнять биомеханические функции. Важным требованием к созданию таких биоматериалов является их адгезивность, пластичность, биосовместимость, максимальная приближенность по фиброархитектонике к тканям организма и биологическая активность, позволяющая достигать определенного фармацевтического эффекта от применения.To create tissue-engineering structures, the most promising are biodegradable materials, which after implantation will be replaced by natural tissue, but capable of performing biomechanical functions for the time necessary. An important requirement for the creation of such biomaterials is their adhesiveness, plasticity, biocompatibility, maximum closeness in fibroarchitectonics to body tissues and biological activity, which allows to achieve a certain pharmaceutical effect from the application.
Известен биопластический материал Apligraf, созданный компанией Organogenesis (США), представляющий собой двухслойный биоинженерный заменитель кожи, содержащий дермальный слой фибробластов человека в решетке бычьего коллагена I типа и эпидермальный слой, образованный кератиноцитами человека (Larissa Zaulyanov, Robert S Kirsner. A review of a bilayered living cell treatment (Apligraf ®) in the treatment of venous leg ulcers and diabetic foot ulcers // Clin Interv Aging. - 2007. - P. 93-98).Known bioplastic material Apligraf, created by Organogenesis (USA), which is a two-layer bioengineered skin substitute containing the dermal layer of human fibroblasts in the lattice of bovine collagen type I and the epidermal layer formed by human keratinocytes (Larissa Zaulyanov, Robert S Kirsner. Aered of a bilil living cell treatment (Apligraf ®) in the treatment of venous leg ulcers and diabetic foot ulcers // Clin Interv Aging. - 2007.- P. 93-98).
Известен также материал OrCel (Ortec International Inc., США) - двухслойный клеточный матрикс, в котором аллогенные клетки кожи человека располагаются в 2-х отдельных слоях, представляющих собой бычью коллагеновую губку I типа.OrCel material (Ortec International Inc., USA) is also known - a two-layer cell matrix in which allogeneic human skin cells are located in 2 separate layers, which are a type I bovine collagen sponge.
Однако, основными недостатками этих биоматриц является то, что данные биоматериалы труднодоступны и возможны к применению только в странах-производителях (регулирование Федеральным законом РФ №180 «О биомедицинских клеточных продуктах»), имеют ограничения по использованию в клинической практике, а также достаточно высокую стоимость. Помимо этого, использование аллогенных клеточных составляющих материала может иметь риск передачи гемотрансмисивных инфекций или вызвать аллергические реакции.However, the main disadvantages of these biomatrices are that these biomaterials are difficult to access and can be used only in manufacturing countries (regulation by the Federal Law of the Russian Federation No. 180 “On Biomedical Cellular Products”), have limitations on their use in clinical practice, as well as a rather high cost . In addition, the use of allogeneic cellular constituents of the material may be at risk of transmission of bloodborne infections or cause allergic reactions.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является раневое покрытие на основе коллаген-хитозанового комплекса для восстановления дефектов кожи в виде губки, геля, коллоидного раствора и пленки, где хитозановая составляющая содержит хитозан со степенью деацетилирования 0,95-0,99 и молекулярной массой 100-1000 kDa в виде аскорбата хитозана при содержании аскорбиновой кислоты 1,8 г/г сухого хитозана, а также хондроитинсерную кислоту - 5-100 мг/г сухого хитозана, гиалуроновую кислоту - 10-100 мг/г сухого хитозана, гепарин - 2,5-5 мг/г сухого хитозана и сывороточный фактор роста крупного рогатого скота - 11- 220 мкг/г сухого хитозана (патент РФ №2254145). Согласно заявлению авторов патента, использование предлагаемого раневого покрытия при закрытии плоскостных раневых дефектов позволяет улучшить качественные и количественные характеристики восстанавливаемых раневых дефектов кожи рубцовой и околорубцовой зон, приводит к полноценному восстановлению эпидермально-дермального комплекса, соответствующего здоровой кожи.The closest in technical essence to the proposed one is a wound dressing based on a collagen-chitosan complex for repairing skin defects in the form of a sponge, gel, colloidal solution and film, where the chitosan component contains chitosan with a degree of deacetylation of 0.95-0.99 and a molecular weight of 100 -1000 kDa in the form of chitosan ascorbate with an ascorbic acid content of 1.8 g / g dry chitosan, as well as chondroitin acid - 5-100 mg / g dry chitosan, hyaluronic acid - 10-100 mg / g dry chitosan, heparin - 2, 5-5 mg / g of dry chitosan and serum growth factor of cattle - 11-220 μg / g of dry chitosan (RF patent No. 2254145). According to the authors of the patent, the use of the proposed wound cover when closing planar wound defects allows to improve the qualitative and quantitative characteristics of the restored wound skin defects of the cicatricial and pericubic zones, leading to the full restoration of the epidermal-dermal complex corresponding to healthy skin.
Однако этот способ имеет ряд недостатков: недостаточное количество биологически активных компонентов, отвечающих за стимуляцию регенерации, отсутствие органоспецифического восстановления кожи, а также возможные аллергические реакции на наличие сывороточного фактора роста крупного рогатого скота.However, this method has several disadvantages: an insufficient number of biologically active components responsible for stimulating regeneration, the absence of organ-specific skin restoration, as well as possible allergic reactions to the presence of serum growth factor in cattle.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является максимальное приближение к составу кожи для органоспецифического восстановления ткани, наличие большого количества стимулирующих регенерацию биологически активных компонентов, приводящих к сокращению сроков лечения.The technical result of the invention is the maximum approximation to the composition of the skin for organ-specific tissue repair, the presence of a large number of stimulating the regeneration of biologically active components, leading to a reduction in treatment time.
Указанный технический результат достигается тем, получен органоспецифический биопластический материал на основе растворимой формы стабилизированного внеклеточного матрикса, высокой пористости, разной формы, толщиной от 0,1 до 3 см, отличающийся тем, что материал максимально приближен к физиологическим параметрам дермы кожи, состоит из трехмолекулярно перекрещенных нитей внеклеточного матрикса и обогащен биологически активными компонентами, причем коллаген I типа, гиалуроновая кислота, эластин и биологически активные компоненты находятся при следующем процентном соотношении компонентов в исходной смеси, %:The specified technical result is achieved by obtaining an organ-specific bioplastic material based on the soluble form of the stabilized extracellular matrix, high porosity, various shapes, thickness from 0.1 to 3 cm, characterized in that the material is as close as possible to the physiological parameters of the skin dermis, consists of three molecularly crossed extracellular matrix filaments and is enriched with biologically active components, and type I collagen, hyaluronic acid, elastin and biologically active components are in the following percentage ratio of components in the initial mixture,%:
коллаген I типа - 70-90%type I collagen - 70-90%
гиалуроновая кислота - 6-26%hyaluronic acid - 6-26%
эластин - 1-30%elastin - 1-30%
концентрат биологически активных молекул - 3-5%concentrate of biologically active molecules - 3-5%
На фиг. 1 представлен внешний вид одного из возможных вариантов конечного биопластического материала, на фиг. 2 - микрофотография, полученная методом сканирующей электронной микроскопии, увеличение ×4000.In FIG. 1 shows the appearance of one of the possible variants of the final bioplastic material, FIG. 2 is a photomicrograph obtained by scanning electron microscopy, magnification × 4000.
Процесс получения биопластического материала включает в себя четыре основные стадии: приготовление исходной смеси, введение гелирующего агента, заморозка полученных образцов и заключительная стадия - вакуумная сублимационная сушка. Данный метод сушки позволяет безопасно удалять влагу из термочувствительных материалов (белки, полисахариды, пептиды и прочие). В качестве основы матрицы использовали коллаген I типа, гиалуроновую кислоту и эластин в соотношениях, равных соотношения в дерме взрослого человека. Такая технология и состав позволяют получить биопластический материал высокой пористости с заданной толщиной (от 0,1 до 3 см).The process of obtaining bioplastic material includes four main stages: preparation of the initial mixture, introduction of a gelling agent, freezing of the obtained samples, and the final stage is vacuum freeze drying. This drying method allows you to safely remove moisture from heat-sensitive materials (proteins, polysaccharides, peptides and others). As the basis of the matrix, type I collagen, hyaluronic acid and elastin were used in ratios equal to those in the adult dermis. Such technology and composition make it possible to obtain bioplastic material of high porosity with a given thickness (from 0.1 to 3 cm).
Первая стадия заключается в получении гомогенной смеси исходных компонентов. Для этого предварительно готовится водный раствор гиалуроновой кислоты. Далее осуществляется смешивание коллагена, раствора гиалуроновой кислоты и эластина. Процентное содержание исходных веществ в смеси: коллаген 70-90%, гиалуроновая кислота 6-26%, эластин 1-30%. Перемешивание смеси осуществляется с использованием лопастной мешалки, параметры перемешивания 500-900 об/мин, время перемешивания 10-20 минут.The first stage is to obtain a homogeneous mixture of the starting components. For this, an aqueous solution of hyaluronic acid is preliminarily prepared. Next, mixing of collagen, a solution of hyaluronic acid and elastin is carried out. The percentage of starting materials in the mixture: collagen 70-90%, hyaluronic acid 6-26%, elastin 1-30%. Mixing of the mixture is carried out using a paddle mixer, mixing parameters of 500-900 rpm, the mixing time of 10-20 minutes.
На второй стадии в полученную гомогенную смесь вводят раствор гелирующего агента из группы альдегидов с концентрацией 2-5 масс %. Раствор гелирующего агента готовят путем разбавления исходного раствора с содержанием действующего вещества не менее 25%. Полученную смесь перешивают в течение 20 минут, после чего разливают в чашки Петри и выдерживают 20 минут при комнатной температуре.At the second stage, a solution of a gelling agent from the group of aldehydes with a concentration of 2-5 mass% is introduced into the obtained homogeneous mixture. A solution of a gelling agent is prepared by diluting the initial solution with an active substance content of at least 25%. The resulting mixture was altered for 20 minutes, after which it was poured into Petri dishes and incubated for 20 minutes at room temperature.
Третья стадия заключается в заморозке образцов. Для того, чтобы защитить сформировавшуюся в ходе заморозки структуру, перед стадией замораживания возможно введение криопротекторов из группы полисахаридов. В конце стадии замораживания образцы приобретают структуру, от которой впоследствии будет зависеть качество конечного губчатого материала. Замораживание проводят в морозильном шкафу от 2 до 24 часов при температуре от -70°С до -20°С.The third stage consists in freezing the samples. In order to protect the structure formed during freezing, cryoprotectants from the group of polysaccharides can be introduced before the freezing stage. At the end of the freezing stage, the samples acquire a structure on which the quality of the final sponge material will subsequently depend. Freezing is carried out in a freezer from 2 to 24 hours at a temperature of from -70 ° C to -20 ° C.
Заключительной стадией является процесс сублимационной сушки. Процесс проходит в вакуумно-сушильном аппарате, установка работает в автоматическом режиме. После загрузки заполненных поддонов запускается программа сушки с заданными параметрами. Температура полки в ходе процесса изменяется от 0°С до 20°С с шагом 5°С. Продолжительность каждого шага составляет от 5 до 15 часов. Давление в ходе процесса составляет 300 Па. Общее время сублимационной сушки составляет от 25 часов до 75 часов. По окончании процесса сушки вакуум гасится воздухом, поддоны вынимаются для извлечения конечного материала.The final stage is the freeze-drying process. The process takes place in a vacuum dryer, the installation operates in automatic mode. After loading the filled pallets, a drying program with the specified parameters starts. The temperature of the shelf during the process varies from 0 ° C to 20 ° C in increments of 5 ° C. The duration of each step is from 5 to 15 hours. The pressure during the process is 300 Pa. The total freeze-drying time is from 25 hours to 75 hours. At the end of the drying process, the vacuum is quenched by air, the pallets are removed to extract the final material.
Способ получения биологически активного компонента (БАК) включает в себя культивирование охарактеризованной культуры неонатальных фибробластов человека в среде DMEM с добавлением FBS, L-глутамина, пенициллина и стрептомицина. При достижении культурой 80% монослоя проводится смена ростовой среды для получения кондиционированной среды, которая впоследствии очищается, фильтруется и концентрируется через мембраны размером 10 и 50 кДа. Таким образом, БАК представляется из себя композицию, содержащую цитокины и факторы роста, продуцируемые фибробластами, а также витамины и аминокислоты, которые содержатся в ростовой среде. Добавление концентрата БАК происходит на первой стадии получении гомогенной смеси исходных компонентов биоматрицы.A method of obtaining a biologically active component (LHC) includes culturing a characterized culture of neonatal human fibroblasts in DMEM medium with the addition of FBS, L-glutamine, penicillin and streptomycin. When the culture reaches 80% of the monolayer, the growth medium is changed to obtain a conditioned medium, which is subsequently purified, filtered and concentrated through membranes of 10 and 50 kDa. Thus, the LHC is a composition containing cytokines and growth factors produced by fibroblasts, as well as vitamins and amino acids that are contained in the growth medium. The addition of LHC concentrate occurs at the first stage of obtaining a homogeneous mixture of the starting components of the biomatrix.
Новизной разработанного биопластического материала является то, что впервые использованы белки внеклеточного матрикса в соотношениях, равных соотношения в дерме взрослого человека с включенными в его состав БАК. Именно такая тканеинженерная конструкция позволяет создать оптимальное микроокружение для адгезии и пролиферации клеток, а включенные в состав биоматрицы БАК стимулируют регенеративные процессы в патологическом очаге поражения.The novelty of the developed bioplastic material is that extracellular matrix proteins were used for the first time in ratios equal to the ratio in the dermis of an adult with LHC included in its composition. It is this tissue-engineering design that allows you to create the optimal microenvironment for cell adhesion and proliferation, and the LHC included in the biomatrix stimulate regenerative processes in the pathological lesion.
Оценку цитотоксичности и биосовместимости биопластического материала с включенными БАК проводили путем совместного культивирования клеток с материалом и путем культивирования клеток на биоматрице в течение 72 часов. Оценивали наличие слущенных клеток в культуральной жидкости, форму и размеры клеток, структуру клеток. Осуществляли подсчет клеток с оценкой жизнеспособности на автоматизированном счетчике Countess (Invitrogen, Korea) с расчетом пролиферативной активности. Для выявления клеток на биоматериале проводили окраску ядерным флуоресцентным красителем DAPI.The cytotoxicity and biocompatibility of the bioplastic material with the included LHC was assessed by co-culturing the cells with the material and by culturing the cells on a biomatrix for 72 hours. The presence of desquamated cells in the culture fluid, the shape and size of the cells, and the structure of the cells were evaluated. Cell counts were performed with viability assessments on an automated Countess counter (Invitrogen, Korea) with proliferative activity calculated. To identify cells on the biomaterial, staining with nuclear fluorescent dye DAPI was performed.
В ходе эксперимента мы не обнаружили токсического воздействия исследуемого материала на популяцию клеток. Вместе с тем, при культивировании фибробластов в присутствии образцов материала пролиферативная активность была выше, чем в группе контроля (без материала). Окраска с помощью DAPI показала наличие ядер клеток на материале как в центре, так и на периферии.During the experiment, we did not find the toxic effect of the test material on the cell population. At the same time, during the cultivation of fibroblasts in the presence of material samples, the proliferative activity was higher than in the control group (without material). DAPI staining showed the presence of cell nuclei on the material both in the center and on the periphery.
Полученные данные позволили сделать вывод, что полученный биоматериал, в отличии от прототипа, представляет собой максимально приближенный к структуре и составу кожи матрикс, биологически активный за счет входящих в состав биологически активных компонентов (цитокины и факторы роста, продуцируемые фибробластами, а также витамины и аминокислоты, которые содержатся в ростовой среде).The data obtained allow us to conclude that the obtained biomaterial, in contrast to the prototype, is a matrix as close as possible to the structure and composition of the skin, biologically active due to the biologically active components (cytokines and growth factors produced by fibroblasts, as well as vitamins and amino acids contained in the growth medium).
Кроме того, биоматериал обладает биологической совместимостью, повышая пролиферативный потенциал клеток, и может выступать в роли биодеградируемого скаффолда.In addition, the biomaterial has biocompatibility, increasing the proliferative potential of cells, and can act as a biodegradable scaffold.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019108718A RU2722744C1 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Organ-specific bioplastic material based on soluble form of stabilized extracellular matrix |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019108718A RU2722744C1 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Organ-specific bioplastic material based on soluble form of stabilized extracellular matrix |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722744C1 true RU2722744C1 (en) | 2020-06-03 |
Family
ID=71067592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019108718A RU2722744C1 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Organ-specific bioplastic material based on soluble form of stabilized extracellular matrix |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2722744C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804197C1 (en) * | 2022-12-22 | 2023-09-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ РК" Минздрава России) | Biologically active material for covering wound surfaces |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485096A (en) * | 1982-02-26 | 1984-11-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Tissue-equivalent and method for preparation thereof |
| US4857053A (en) * | 1988-08-29 | 1989-08-15 | Dalton Michael J | Matrix septum |
| RU2201765C2 (en) * | 1995-10-25 | 2003-04-10 | Транскариотик Терапиз, Инк. | Hybrid matrix implants and explants |
| RU2254145C1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-06-20 | "Красноярская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации" (ГОУ ВПО КРАСГМА МИНЗДРАВА РОССИИ) | Wound coat based on collagen-chitosan complex |
| RU2367476C1 (en) * | 2008-03-21 | 2009-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Наносинтез" | Bioplastic material |
-
2019
- 2019-03-26 RU RU2019108718A patent/RU2722744C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485096A (en) * | 1982-02-26 | 1984-11-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Tissue-equivalent and method for preparation thereof |
| US4857053A (en) * | 1988-08-29 | 1989-08-15 | Dalton Michael J | Matrix septum |
| RU2201765C2 (en) * | 1995-10-25 | 2003-04-10 | Транскариотик Терапиз, Инк. | Hybrid matrix implants and explants |
| RU2254145C1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-06-20 | "Красноярская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации" (ГОУ ВПО КРАСГМА МИНЗДРАВА РОССИИ) | Wound coat based on collagen-chitosan complex |
| RU2367476C1 (en) * | 2008-03-21 | 2009-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Наносинтез" | Bioplastic material |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| BARBER С et al. Bioengineered skin substitutes for the management of wounds: A systematic review. ASERNIP-S Report No. 52. Australia: Australian Safety and Efficacy Register of New Interventional Procedures - Surgical * |
| BARBER С et al. Bioengineered skin substitutes for the management of wounds: A systematic review. ASERNIP-S Report No. 52. Australia: Australian Safety and Efficacy Register of New Interventional Procedures - Surgical (ASERNIP-S); August 2006. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804197C1 (en) * | 2022-12-22 | 2023-09-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ РК" Минздрава России) | Biologically active material for covering wound surfaces |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dadkhah Tehrani et al. | A review on modifications of amniotic membrane for biomedical applications | |
| Ruszczak | Effect of collagen matrices on dermal wound healing | |
| EP2302035B1 (en) | A method of producing a cultured skin device | |
| US8722854B2 (en) | Degradation-stabilised, biocompatible collagen matrices | |
| EP2121048B9 (en) | Hemostatic compositions and therapeutic regimens | |
| CA2964501C (en) | A biomaterial scaffold for regenerating the oral mucosa | |
| WO2011087743A2 (en) | Decellularized adipose cell growth scaffold | |
| KR20210105252A (en) | Development of dermal layer with shrinkage control, and preparation of artificial skin with uniform performance | |
| RU2254145C1 (en) | Wound coat based on collagen-chitosan complex | |
| US20250134801A1 (en) | Novel methods for decellularizing extracellular matrix | |
| RU2519158C1 (en) | Biodegradable wound coating and method for preparing biodegradable wound coating | |
| DE60007973T2 (en) | MATRIX PROTEIN COMPOSITIONS FOR Grafting In Non-Mineralized Tissues | |
| RU2372922C1 (en) | Therapy of deep burn of skin | |
| JP5935181B2 (en) | Biomaterial for wound healing and its preparation | |
| RU2722744C1 (en) | Organ-specific bioplastic material based on soluble form of stabilized extracellular matrix | |
| CN112118860B (en) | Production method of collagen-laminin matrix for treating human skin ulcers, burns and wounds | |
| Wang et al. | Development of mADM-collagen wound dressings for mimicking native skin architecture to enhance skin wound healing | |
| Krivoshchekov et al. | Application of bioplastic, cellular and biological material for the healing of the wounds | |
| Padol | Efficacy of the silk protein based biofilms as a novel wound healing agent | |
| KR20220087890A (en) | Dermal-based artificial skin comprising a basement membrane layer and method for manufacturing the same | |
| KR20250101218A (en) | Composition comprising extracellular matrix derived from decellularized skin tissue and hydrogel and use thereof | |
| Spazzapan et al. | Skin Substitutes | |
| TR2023013417A1 (en) | PRODUCTION METHOD OF ACELLULAR SKIN PATCH CONTAINING EXOSOMES | |
| CN119971129A (en) | A drug delivery system for promoting diabetic wound healing and its preparation method and application | |
| RU2342163C1 (en) | Means for cell replacement therapy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210327 |