Техники определения параметров полимеров для тканевой инженерии

Биосовместимость полимеров для тканевой инженерии

Биологическая совместимость материала для тканевой инженерии зависит от чистоты материала. Прежде всего необходимо убедиться в биосовместимости материала, что просто в теории, но вызывает значительные затруднения на практике. Если материал новый, первоначальныя работа должна включать цитотоксические исследования, сначала с клеточными линиями, далее передвигаясь к простым клеткам изучаемой ткани. Эти исследования выявляют различие в строении клеток, выращенных (а) в среде, содержащей растворимые продукты из необработанного материала, (b) на поверхности обработанного материала и (с) внутри наполнителя материала. За такой работой обычно следуют испытания на живом организме, которые показывают реакцию тканей на имплантированный материал.

Большую важность имеет обработка материала, а особенно токсичность химических веществ, так же как их реакционноспособность с другими материалами, образованными полимеризацией или связыванием, особенно если приходится проводить эти исследования на живом организме. У этого вида исследований существуют следующие преимущества: ограниченное количество веществ, вовлеченных в образование каркасной структуры, а также создание каркаса без участия химической реакции (то есть, путем переплетения цепей полимера). Это не значит, что, например, что связанные каркасы всегда токсичны, просто увеличение сложности системы, как возрастанием количества компонентов, так и включение в процесс химических реакций, вызовет повышение вероятности проблем с токсичностью. О токсичности нужно позаботиться заранее, так как дальнейшая работа будет бесплодной, если материал вызывает значительное воспаление или иммунную реакцию.


Разложение полимеров для тканевой инженерии

Следующим шагом в определении параметров каркаса является изучение его разложения. Изучение распада может проводиться как в искусственных условиях, так и на живом организме. Изучение в искусственных условиях для гидролитически разлагаемых полимеров обычно проводятся с погружением каркаса в фосфатно-солевой буферный раствор (pH 7.4) при температуре 37˚С. Ферментно разлагаемые полимеры требуют, чтобы функциональный фермент был в составе соляного раствора. Буферный раствор меняется каждый час в начале изучения и реже (от раза в день до раза в неделю) по мере продвижения иследования, с уделением особого внимания тому, чтобы кислотность системы существенно не отклонялась от нейтральной. Нейтральная кислотность обычно требуется, так как большинство разлагаемых полимеров являются полиэфирами и, так как реакция воды с эфирными связями катализируется кислотными условиями, продукты их кислотного разложения могут катализировать разложение каркаса. Итак, мы условились, что нейтральная кислотность должна поддерживаться при исследованиях на живом организме, поэтому исследования разложения обычно проводятся в буферно-солевом растворе. Результаты исследований в лабораторных условиях не дают ясной информации о каркасах, имплантированных в живой организм, скорее они дают основу, из которой можно сделать выводы о действии на живой организм. В целом, разложение каркаса в лабораторных условиях не будет протекать медленнее, чем в живом организме.

Для более конкретной информации рекомендуется изучение на живом организме. Так, каркасы имплантированы в подходящую животную модель, обычно подкожно, затем извлекаются через определенные промежутки времени. Трудность в изучении на живом организме, помимо очевидных проблем, в том, что отслеживается меньшее количество свойств или в намного большем количестве испытаний, поэтому необходимы животные модели. Интересующие при изучении разложения свойства подробно обсуждаются далее.


J.P. Fisher and A.H. Reddi, Functional Tissue Engineering of Bone: Signals and Scaffolds
Перевод Борисовой Марины