RSS | PDA | XML




Полезное




Вызов врача
Онлайн-консультация врачей. Материнство, для детей, личный врач
beauty-line14a.ru
Подвижность суставов
Эндопротезирование коленного сустава, полное восстановление подвижности
spectrumllc.org
скамейки садовые на металической основе стоимость
mebelzagorod.ru

Инновационные принципы в применении клеточных технологий для оценки безопасности биоимплантатов




New principles of bioimplants, medical products, physiotherapeutic factors and other medical facilities testing were proposed on cell cultures. They consist of researches who realized not on single cells type but on several cultures of different cells consecutively replace each other in the traumatic process stages, neutrophilic granulocytes or programmed differentiations of connective tissue and hemopoietic cells, and also obligatory estimation morphologic and functional conditions of cells monolayer along with components of cultural medium.


Биоимплантаты, изготовленные из тканей человека и животных, занимают промежуточное положение между средствами медицинского назначения и лекарственными препаратами и не могут быть отнесены в полной мере к той или другой категории. Поэтому принятые в разных странах критерии оценки их безопасности и эффективности не являются совершенными и требуют дальнейшей разработки и новых подходов. Исследования на культурах клеток в мировом сообществе в настоящее время признаны наиболее этичными и являются весьма перспективными для решения этих медицинских проблем.

Цель работы

Предложить инновационные принципы тестирования биоимплантатов, других средств медицинского назначения, а так же лекарственных препаратов и физиотерапевтических факторов на культурах клеток.

Учитывая биогенную природу пластических материалов необходимо разработать специфические стандарты для характеристики их свойств.

В Самарском банке тканей ИЭМБ СамГМУ ведется работа по формированию новой методологии лабораторного контроля безопасности и эффективности биоимплантатов, а также других медицинских средств, основанной на применении клеточных технологий.

Принципы, сформулированные в работе, заключаются:


  • во первых, в проведении исследований не на одном виде клеток, а на нескольких культурах различных клеток, последовательно сменяющих друг друга в фазах раневого процесса (например, микрофаги, макрофаги, фибробласты, хондробласты, остеобласты) и определенных дифферонов;
  • и во вторых: в обязательной оценке морфофункционального состояния клеток монослоя наряду с компонентами культуральной среды.

В работе использованы морфологических, морфометрические, гистохимические, иммунологические, биохимические и физические методы, в том числе, оригинальные инновационные лабораторные способы контроля качества исследуемых объектов. Проведено тестирование 7 разновидностей костно-пластических материалов биогенной и небиогенной природы, 8 видов дентальных имплантатов и спиц, 4 вида полипропиленовых сеток для герниопластики, а так же изучено влияние электромагнитных колебаний (НЭМИ) и гомеопатических препаратов на жизнедеятельность различных клеточных пулов.

Проведенные исследования изучаемых факторов позволили выявить их не одинаковое влияние на адгезивные свойства и жизнеспособность клеток в культуре; установить наличие или отсутствие биологического эффекта материала, физических факторов и лекарств; оценить пролиферативную и синтетическую активность клеток в эксперименте (в том числе на коллагеногенез). Разработанный комплекс позволяет in vitro выявлять малотоксическое действие изучаемых объектов, позволяет говорить о присутствии и типе индукторов в биоимплантатах.

Моделью в работе служила имплантация изучаемого объекта на прикрепленные клетки культуры. С этой целью в лаборатории выращивали различные виды культур клеток (макрофаги, фибробласты, фибробластоподобные клетки стромы гиалинового хряща, эмбриональной костной ткани). Опыты проводили с биоматериалами серии «Лиопласт»®, а также с синтетическими препаратами аналогичного действия. Параллельно каждой опытной серии ставили 3 контроля.

Результаты комплексного исследования показали, что при помещении лиофилизированного губчатого вещества кости на монослой фибробластов отсутствует повреждение клеток и наблюдается их адгезия. Установлено повышение коллагенсинтетической функции фибробластов в этих условиях в 5 раз по сравнению с контролем.

Выяснилось, что консервированное губчатое вещество кости торговой марки «Лиопласт» является прекрасным бионосителем для фибробластов

Были выполнены также исследования брефоостеоматрикса (БОМ), который получают из незрелой костной ткани плодов человека (18-22 недель гестации) путем ее деминерализации в слабых растворах НС1 кислоты. Этот материал исходно отличается от других видов костной ткани белковым спектром.

Уже через 2 часа после его имплантации на монослой культуры фибробластов четко видны 3 зоны. В непосредственной близости от образца происходит гибель клеток, затем следует зона низкой плотности, в отдаленной зоне плотность монослоя не изменяется.

К четвертым суткам эксперимента монослой полностью восстанавливается. В это же время отмечается значительное усиление пролиферации клеток. Показатели белковосвязанного оксипролина при экспозиции БОМ возрастают в 50 раз по сравнению с контролем и в 10 раз по сравнению с губчатым веществом кости.

И наоборот, после имплантации брефоостеоматрикса на монослой культуры хондробластов и фибробластоподобных клеток стромы хряща отмечается их тропность к этому материалу, который можно с успехом использовать при создании комбинированного трансплантата для хондропластики.

Исследования брефоостеоматрикса на культуре макрофагов, клеток предшествующих появлению фибробластов в ране, участвующих в экссудативной фазе воспаления, при имплантации на них БОМ обнаружили выраженный хемотаксис клеток к «кислому» образцу БОМ, имеющему РН меньше 4. После нейтрализации материала такой картины не наблюдали. Эти факты дают объяснение быстрому процессу рассасывания БОМ у животных и человека. В эксперименте in vivo (на кроликах, крысах, собаках и свиньях) ранее нами было установлено огромное скопление остеокластов вокруг брефоостеоматрикса, фагоцитирующих данный материал, чего не наблюдалось при имплантации других недеминерализованных костных препаратов (с нейтральным рН).

Наши исследования демонстрируют важность показателя рН изучаемого объекта в формировании клеточной реакции. «Кислые» средства повышают местный иммунитет и являются эффективными при лечении воспаления в фазу экссудации. Раскрыть механизм действия биогенных материалов на коллагенсинтезирующие клетки помогли наши исследования физиотерапевтических факторов (электромагнитные колебания низкой интенсивности - НЕМИ). Было установлено, что при определенных режимах НЕМИ часть клеток погибает, а сохранившиеся начинают активно пролиферировать. Мы запатентовали способ стимуляции роста фибробластов. А теперь успешно используем биологической эффект данного физического фактора при получении культур стромальных клеток лимфатических узлов.

Механизм действия НЕМИ и ДКТ объясняется тем, что после гибели части клеток биологически активные вещества выходят в среду и стимулируют сохранившиеся клетки в культуре. Этот факт подтверждает аксиому: без альтерации нет регенерации. Но при воздействии НЕМИ, в отличие от биогенных материалов, синтез коллагена дермальными фибробластами не увеличивается, а наоборот, снижается в 1,5 раза по сравнению с контролем. Такой характер коллагеногенеза фибробластами является оптимальным для пациентов с ожоговой травмой. При воздействии НЭМИ не формируются грубые деформирующие рубцы, что и продемонстрировано нашими экспериментальными и клиническими исследованиями больных с ожогами.

Испытания с использованием клеточных технологий «аллогенного гидроксиапата» серии «Лиопласт», имеющего щелочную реакцию, и синтетического гидроксиапатита с нейтральной реакцией, показали неодинаковый характер ответа клеток культуры на их имплантацию. Так при помещении на монослой фибробластов нанокристаллического материала, представляющего собой комплекс из минерального компонента и небольшого количества органического вещества костной ткани, наблюдается аналогичная картина эксперименту с брефоматриксом. Имела место гибель прилежащих к нему клеток. Но уже к четвертым суткам восстанавливалась плотность монослоя и резко возрастала пролиферативная активность фибробластов.

Вместе с тем, при исследовании синтетического гидроксиапатита не отмечено ни повреждающего, ни стимулирующего его действия как на клетки, так и на синтез ими коллагена. В то время как при «аллогенном гидроксиапатите» содержание белковосвязанного оксипролина в культуральной среде увеличивается в 5 раз, по сравнению с контролем и синтетическим ГАП.

Таким образом, разработанный нами алгоритм контроля качества биоимплантатов и других медицинских средств с помощью культур клеток, позволяет параллельно вести анализ их безопасности, биосовместимости и биологической эффективности. Примененный комплексный подход, заключающийся в исследовании состояния клеток монослоя и содержания продуктов жизнедеятельности клеток в культуральной среде, дает возможность оценки пролиферативной активности клеток и их синтетической функции в измененных условиях.


Волова Л.T.
Самарский Государственный Медицинский Университет, г. Самара




Комментировать:
Имя:

Сообщение:


Похожие статьи:

Экспериментальная оценка остеоиндуктивности рекомбинантного костного морфогенетического белка

Категории: Клеточные технологии, Тканевая инженерия,
Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова №4 2010 Миронов С.П., Гинцбург А.Л., Еськин Н.А., Лунин В.Г., Гаврюшенко Н.С., Карягина А.С., Зайцев В.В. Экспериментальная оценка остеоиндуктивности..

Клеточные технологии в лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний костей и суставов

Категории: Клеточные технологии,
Несмотря на полиэтиологичность дегенеративно-дистрофических заболеваний костей и суставов, их патогенез почти при всех поражениях имеет васкулярную природу. В основе известных хирургических методов..

Результаты трансплантации стволовых нейрогенных клеток при повреждениях спинного мозга

Категории: Клеточные технологии,
Цель. Изучить эффективность метода трансплантации стволовых нейрогенных клеток при травме спинного мозга в отдаленном периоде. Материал и методы. За период с 2005 по 2010 годы у 16 больных применен..

Применение композиции аутогенных стромальных клеток и гидроксиапатита

Категории: Клеточные технологии,
Применение композиции аутогенных стромальных клеток и гидроксиапатита для восстановления объема альвеолярного отростка верхней и нижней челюстей The use of the autologous stromal cells and hydroxiapatite..

Терапевтический потенциал клеток пуповинной крови у пациентов с неврологическими заболеваниями

Категории: Клеточные технологии,
In the course of clinical trials carried out in medical institutions in Moscow and St-Petersburg the safety and efficacy of intravenous infusion of allogeneic ABO/Rh-compatible human cord blood cells..