МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БИОСОВМЕСТИМОСТИ НАТИВНЫХ МЕМБРАН БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫХ ПОДХОДОВ ДЕЦЕЛЛЮЛЯРИЗАЦИИ (ПИЛОТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)


Ларионов П.М., Погорелова Н.А., Харченко А.В., Терещенко В.П., Ступак Е.В., Ступак В.В., Самохин А.Г., Корель А.В., Кирилова И.А.

Аннотация


Цель исследования — изучить влияние методов децеллюляризации бактериальной целлюлозы на биосовместимость в модели подкожной имплантации у крыс в сроки 7, 14 и 30 суток.

Материалы и методы. Использовалась бактериальная целлюлоза (БЦ) на 8-е сутки синтеза консорциумом Medusomyces gisevii в статических условиях.  При 3 вариантах подготовки   БЦ применяли ферментно-детергентные подходы децеллюляризации, перед обработкой растворами NaOH и в качестве контроля использовали БЦ с обработкой NaOH. Для оценки биосовместимости после стерилизации варианты БЦ имплантировались   18 крысам линии Wistar, которые выводились из эксперимента в сроки 7, 14, 30 суток после имплантации БЦ. Проводилось секционное исследование животных, материал фиксировался в формалине, следовала проводка через спирты и ксилол, парафинизация тканей, полученные срезы окрашивались гематоксилином-эозином и реактивом Шиффа (ПАС).  Проводилась обзорная микроскопия гистологических препаратов, морфометрия периимплантных тканей на основе национального стандарта ГОСТ ISO 10993-6-2021. Статистический анализ полученных данных осуществлялся с использованием теста Краскела – Уоллиса с критерим Данна.

Результаты. В срок 7 суток при всех вариантах обработика БЦ наблюдалось острое экссудативное воспаление, статистический анализ результатов морфометрии клеточных реакций периимплантной области показал значимое снижение плотности полинуклеарных лейкоцитов и гистиоцитов при включении методов децеллюляризации против контроля (p < 0,001). Эта закономерность найдена в сроки 14 и 30 суток, где  определено снижение  плотности гистиоцитов против контроля (p < 0,001), а также уменьшение плотности многоядерных клеток в срок 30 суток (месяц) при вариантах подготовки с децеллюляризацией (p < 0,001)  против контроля.

Заключение. Использование детергентно-ферментных методов децеллюляризации БЦ эффективно снижало уровень воспалительных реакций в каждом периоде времени — 7, 14, 30 суток. Гистохимический метод с реактивом Шиффа (ПАС) отлично визуализирует БЦ.


Ключевые слова


бактериальная целлюлоза; децеллюляризация; биосовместимость

Полный текст:

Full Text PDF

Литература


Betlej I,Zakaria S,Krajewski K, Boruszewski P. Bacterial cellulose - properties and its potential application. Sains Malaysiana.2021; 50(2): 493-505. 10.17576/jsm-2021-5002-20

GRAS Notice for Fibrillated Cellulose (GRN).2020; No. 954. 75p. https://www.fda.gov/food/generally-recognized-safe-gras/gras-notice-inventory

Ludwicka K, Kaczmarek M, Białkowska A. Bacterial nanocellulose-A biobasedpolymer for active and intelligent food packaging applications: recent advances and developments.Polymers (Basel). 2020;12(10):2209. DOI: 10.3390/polym12102209

Swingler S, Gupta A, Gibson H, Kowalczuk M, Heaselgrave W, Radecka I. Recent advances and applications of bacterial cellulose in biomedicine.Polymers.2021; 13:412. DOI: https://doi.org/10.3390/polym13030412

Kharchenko AV, Stupak VV. Bacterial nanocellulose as a plastic material for closure of defects of the dura mater: literature review. Hirurgiâpozvonočnika.(Spine Surgery). 2019; 16(3):62-73. DOI: http://dx.doi.org/10.14531/ss2019.3.62-73

Larionov PM, Filipenko ML, Stupak VV, Kharchenko AV, Afonyushkin VN, Tereshchenko VP, et al.Strukturanalyse von biosynthetisierter Cellulose (Nanocellulose) basierend auf den ergebnissen der konfokalenmikroskopie. Siberian Scientific Medical Journal. 2016;(4): 5–9. Russian (Ларионов П.М, Филипенко М.Л.,Ступак В.В., Харченко А.В, Афонюшкин В.Н., ТерещенкоВ.П.и др. Структурный анализ биосинтезированной целлюлозы (наноцеллюлозы) по результатам конфокальной микроскопии // Сибирский научный медицинский журнал. 2016. №4.С. 5-9)

Suryanto H, Muhajir M, Sutrisno T, Mudjiono A, Zakia N, Yanuhar U. The mechanical strength and morphology of bacterial cellulose films: the effect of NaOH Concentration. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.2019; 515: 012053

Lipovka А, Kharchenko A, Dubovoy A, Fillipenko M, Stupak V, Mayorov A, et al. The effect of adding modified chitosan on the strength properties of bacterial cellulose for clinicalapplications.Polymers. 2021; 13(12): 1995.doi: 10.3390/polym13121995

Catanzano O,Quaglia F,Boateng JS. Wound dressings as growth factor delivery platforms for chronic wound healing. Expert Opin.Drug Deliv.2021; 18: 737–775

Rosen CL, Steinberg GK, DeMonte F, Delashaw JB Jr, Lewis SB, Shaffrey ME, et al. Results of the prospective, randomized, multicenter clinical trial evaluating a biosynthesized cellulose graft for repair of dural defects. Neurosurgery.2011;69:1093–1104.DOI: 10.1227/NEU.0b013e3182284aca

Chernigova SV, Zubkova NV, Chernigov YuV, Pogorelova NA. Morphological changes in the tissue structures after thermal burns on the background of using DermaRM wound dressing.La PrensaMedica Argentina. 2019;105(9):521-525

Pogorelova N, Rogachev E, Digel I, Chernigova S, Nardin D. Bacterial cellulose nanocomposites: morphology and mechanical properties. Materials (Basel). 2020;13(12):2849. doi: 10.3390/ma13122849

Zakaria HN, Mohamad J, Mohamad SS, Fathiyah S, Mohd H. Effect of different treatment methods on the purification of bacterial cellulose produced from OPF juice by acetobacterxylinum. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021; 1092(1):012058. 10.1088/1757-899X/1092/1/012058

Cubas ALV, Bianchet RT, de Oliveira D, Leonarski E, Cesca K. Application of non-thermal plasma as an alternative for purification of bacterial cellulose membranes.Sustainable Chemistry and Pharmacy.2022; 29(1):100800.https://doi.org/10.1016/j.scp.2022.100800

Liu J, Bacher M, Rosenau T, Willför S, Mihranyan A. Potentially immunogenic contaminants in wood-based and bacterial nanocellulose: assessment of endotoxin and (1,3)-β-d-Glucan Levels. Biomacromolecules. 2018;19(1):150-157. doi: 10.1021/acs.biomac.7b01334

Subbotin DV, Larionov PM, Sergeevichev DS, Subbotina OA, Zaitsev GS, Novruzov RBO, et al.Morphologischebewertung der zytoarchitektonik des aortentransplantats in den stadien der biotechnologiemit der analyse von veränderungen in den spektren der laserinduziertenfluoreszenz.Zelltechnologien in Biologie und Medizin. 2009; (4): 191-196. Russian (Субботин Д.В.,Ларионов П.М., Сергеевичев Д.С., Субботина О.А., Зайцев Г.С., Новрузов Р.Б.О. и др. Морфологическая оценка цитоархитектоники аортального графта на этапах биотехнологии с анализом изменений спектров лазерно-индуцированной флюоресценции //Клеточные технологии в биологии и медицине. 2009. № 4. С. 191-196)

Pigaleva MA, M.V. Bulat TI, Gromovykh IA, Gavryushina SV, Lutsenko MO, Gallyamov IV, et al. A new approach to purification of bacterial cellulose membranes: What happens to bacteria in supercritical media? The Journal of Supercritical Fluids.2019;147: 59-69

Cubas ALV, Bianchet RT, Oliveira D, Leonarski E, Cesca K. Application of non-thermal plasma as an alternative for purification of bacterial cellulose membranes.Sustainable Chemistry and Pharmacy.2022; 29 (1): 100800. https://doi.org/10.1016/j.scp.2022.100800

Massari KV, Marinho GO, Silva JL, Holgado LA, Leão AL, Chaves M. R Met al. Tissue reaction after subcutaneous implantation of a membrane composed of bacterial cellulose embedded with hydroxyapatite. Dent Oral Craniofac Res. 2015; 1(2):25-30 doi: 10.15761/DOCR.1000106

Osorio M, Cañas A, Puerta J, Díaz L , Naranjo T , Ortiz I, Castro C. Ex Vivo and In Vivo biocompatibility assessment (blood and tissue) of three-dimensional bacterial nanocellulosebiomaterials for soft tissue implants.Sci Rep. 2019;9(1):10553 р1-9. doi: 10.1038/s41598-019-46918-x.9:10553


Статистика просмотров

Загрузка метрик ...

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.