ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2013-6-73-81ssmu-314Research ArticleМЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В МЕДИЦИНЕNTERDISCIPLINARY BASIC RESEARCH IN MEDICINEДИНАМИКА IN VITRO ДЕГРАДАЦИИ НЕТКАНЫХ МАТРИКСОВ ИЗ ПОЛИМОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ В МОДЕЛЬНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИTHE DYNAMICS OF IN VITRO DEGRADATION OF NON-WOVEN POLYLACTIDE MATRICES IN MODEL BIOLOGICAL LIQUIDХлусовИ. А.KhlusovI. A.

Хлусов Игорь Альбертович  – доктор медицинских наук, профессор кафедры морфологии и общей патологии СибГМУ

khlusov63@mail.ruЗайцевК. В.ZaitsevK. V.khlusov63@mail.ruЖуковаО. Б.ZhukovaO. B.khlusov63@mail.ruГостюхинаА. А.GostyukhinaA. A.АбдулкинаН. Г.AbdulkinaN. G.

Абдулкина Наталья Геннадиевна – доктор медицинских наук, зам. директора по науке

khlusov63@mail.ruЗайцевА. А.ZaitsevA. A.

Зайцев Алексей Александрович – кандидат медицинских наук, директор Томского НИИКиФ ФМБА России, зав. кафедрой восстановительной медицины, физиотерапии и курортологии ФПК и ППС СибГМУ

КулагинаИ. В.KulaginaI. V.khlusov63@mail.ruТвердохлебовС. И.TverdokhlebovS. I.khlusov63@mail.ruБольбасовЕ. Н.BolbasovE. N.

Больбасов Евгений Николаевич – аспирант кафедры теоретической и экспериментальной физики

khlusov63@mail.ruСтанкевичК. С.StankevichK. S.

Станкевич Ксения Сергеевна – магистрант кафедры биотехнологии и органической химии

khlusov63@mail.ruСибирский государственный медицинский университет, Томск; Национальный исследовательский Томский политехнический университет, ТомскРоссияSiberian State Medical University, Tomsk; National Research Tomsk Polytechnic University, TomskRussian FederationТомский НИИ курортологии и физиотерапии ФМБА России, ТомскРоссияTomsk Research Institute of Balneology and Physiotherapy, FMBA of Russia, TomskRussian FederationСибирский государственный медицинский университет, Томск; Томский НИИ курортологии и физиотерапии ФМБА России, ТомскРоссияSiberian State Medical University, Tomsk; Tomsk Research Institute of Balneology and Physiotherapy, FMBA of Russia, TomskRussian FederationНИИ кардиологии СО РАМН, ТомскРоссияInstitute of Cardiology, Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences, TomskRussian FederationНациональный исследовательский Томский политехнический университет, ТомскРоссияNational Research Tomsk Polytechnic University, TomskRussian Federation2013281220131267381Copyright © Хлусов И.А., Зайцев К.В., Жукова О.Б., Гостюхина А.А., Абдулкина Н.Г., Зайцев А.А., Кулагина И.В., Твердохлебов С.И., Больбасов Е.Н., Станкевич К.С., 20132013Хлусов И.А., Зайцев К.В., Жукова О.Б., Гостюхина А.А., Абдулкина Н.Г., Зайцев А.А., Кулагина И.В., Твердохлебов С.И., Больбасов Е.Н., Станкевич К.С.Khlusov I.A., Zaitsev K.V., Zhukova O.B., Gostyukhina A.A., Abdulkina N.G., Zaitsev A.A., Kulagina I.V., Tverdokhlebov S.I., Bolbasov E.N., Stankevich K.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/314

Изучена понедельная деградация in vitro при температуре 37 °С волокнисто-пористых нетканых скеффолдов из полимолочной кислоты, полученных аэродинамическим формированием в турбулентном газовом потоке, в модельной среде RPMI-1640, имитирующей телесную жидкость организма. Мономеры молочной кислоты выделялись в раствор по экспоненциальному закону и медленно достигали максимальных концентраций к концу наблюдений (5-я нед растворения). В то же время снижение концентраций ионов кальция и неорганического фосфора в растворах, контактирующих с тестируемыми образцами (10 ´ 10 ´ 1 мм2 ), свидетельствовало об адсорбции химических элементов на искусственном материале. Обмен ионами с биологическими жидкостями могут быть основой регулируемой биоактивности волокнисто-пористого биодеградируемого материала в приложении к биоинженерии межклеточного матрикса для регенеративной медицины.

The weekly in vitro degradation of fibrous-porous non-woven polylactide scaffolds made by aerodynamic formation in a turbulent gas flow has been studied with 37 °С in model RPMI-1640 medium imitated body fluid of organism. Lactate monomers released into solution exponentially and reached slowly a maximum value the end of the observation (5th week of dissolution). At the same time, reducing the concentrations of calcium and inorganic phosphorus ions in solutions contacted with tested samples (10×10×1 mm2) testified about chemical elements adsorption on artificial material. Ions exchange with biological fluids may be a basis of regulated bioactivity of fibrous-porous non-woven biodegradable material in application to intercellular matrix bioengineering for regenerative medicine

биорезорбируемые скеффолдысреда RPMI-1640раствормономеры молоч-ной кислотыкальцийнеорганический фосфорbioresorbable scaffoldsRPMI-1640 mediumsolutionlactic acid monomerscalciuminorganic phosphorusReferencesВолова Т.Г., Севастьянов В.И., Шишацкая Е.И. Полиоксиалканоаты – биоразрушаемые полимеры для медицины: 2-е изд., дополн. и переработ. Красноярск: Платина, 2006. 288 с.Volova T.G., Sevastiyanov V.I., Shishatskaya E.I. Polyhydroxyalkanoates – biodegradable polymers for medicine: 2nd ed., add. and reprocessing. Krasnoyarsk, Platinum, 2006. 288 p. (in Russian).Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. 2 nd ed. / ed. by B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen, J.E. Lemons. San Diego: Elsevier Academic Press, 2004. 851 p.Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. 2 nd ed. Ed. by B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen, J.E. Lemons. San Diego, Elsevier Academic Press, 2004. 851 p.Lee Y.-Sh., Arinzeh T.L. Electrospun Nanofibrous Materials for Neural Tissue Engineering // Polymers. 2011. V. 3. P. 413–426.Lee Y.-Sh., Arinzeh T.L. Electrospun Nanofibrous Materials for Neural Tissue Engineering. Polymers, 2011, vol. 3, pp. 413–426.Kola I., Landis J. Can the pharmaceutical industry reduce attrition rates? // Nat. Rev. Drug. Discov. 2004. V. 3. P. 711– 715.Kola I., Landis J. Can the pharmaceutical industry reduce attrition rates? Nat Rev Drug Discov, 2004, vol. 3, pp. 711– 715.Биосовместимые материалы / под ред. В.И. Севастьянова, М.П. Кирпичникова. М.: Мед. информ. агентство, 2011. 544 с.Biocompatible materials. V.I. Sevastiyanov, M.P. Kirpichnikov, eds. Moscow, Medical Information Agency, 2011. 544 p. (in Russian).ГОСТ Р ИСО 10993-9-2009. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 9. Основные принципы идентификации и количественного определения потенциальных продуктов деградации. М.: Стандартинформ, 2010. 11 с.GOST R ISO 10993-9-2009 Biological evaluation of medical devices. Part 9. The basic principles of identification and quantification of potential degradation products. Moscow, Standartinform, 2010. 11 p. (in Russian).ГОСТ Р ИСО 10993-13-2009. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 13. Идентификация и количественное определение продуктов деградации полимерных медицинских изделий. М.: Стандартинформ, 2010. 17 с.GOST R ISO 10993-13-2009 Biological evaluation of medical devices. Part 13. Identification and quantification of degradation of polymeric medical devices. Moscow, Standartinform, 2010. 17 p. (in Russian).Damien C.J., Ricci J.L., Christel P. et al. Formation of a calcium phosphate-rich layer on absorbable calcium carbonate bone graft substitutes // Calcif Tissue Int. 1994. V. 55. P. 151–158.Damien C.J., Ricci J.L., Christel P. et al. Formation of a calcium phosphate-rich layer on absorbable calcium carbonate bone graft substitutes. Calcif. Tissue Int., 1994, vol. 55, pp. 151–158.Kokubo T., Kushitani H., Sakka S. et al. Solutions Able to Reproduce in vivo Surface-Structure Changes in Bioactive Glass-Ceramic A–W // J. Biomed. Mater. Res. 1990. V. 24. № 6. P. 721–734.KokuboT., Kushitani H., Sakka S. et al. Solutions Able to Reproduce in vivo Surface-Structure Changes in Bioactive Glass-Ceramic A–W. J. Biomed. Mater. Res., 1990, vol. 24, no. 6, pp. 721–734.Вересов А.Г., Путляев В.И., Третьяков Ю.Д. Химия неорганических материалов на основе фосфатов кальция // Рос. хим. журн. 2004. Т. XLVIII, № 4. C. 52–64.Veresov A.G., Putlyaev V.I., Tretyakov Yu.D. Chemistry of inorganic materials based on calcium phosphates. Russian Chemical Journal, 2004, vol. XLVIII, no. 4, pp. 52–64 (in Russian).ГОСТ Р ИСО 13781-2011. Смолы и отформованные элементы на основе поли(L-лактида) для хирургических имплантатов. Исследование деградации методом in vitro. М.: Стандартинформ, 2011. 12 с.GOST R ISO 13781-2011 Resins and molded elements based on poly (L-lactide) for surgical implants. Study of degradation by in vitro method. Moscow, Standartinform, 2011. 12 p. (in Russian).Хлусов И.А., Карлов А.В., Поженько Н.С. и др. Зависимость остеогенных свойств клеток костного мозга от рельефа и растворимости кальцийфосфатных покрытий // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2006. Т. 141, № 1. С. 107– 112.Khlusov I.A., Karlov A.V., Pozhen’ko N.S. et al. A dependence of osteogenic properties of bone marrow cells from a relief and solubility of calcium phosphate coatings. Bull. Exp. Biol. Med., 2006, vol. 141, no. 1, pp. 107–112 (in Russian).Введение в методы культуры клеток, биоинженерии органов и тканей / под ред. В.В. Новицкого, В.П. Шахова, И.А. Хлусова. Томск: STT, 2004. 386 с.Introduction to the cell culture, organ and tissue bioengineering. Novitsky V.V., Shakhov V.P., Khlusov I.A. eds. Tomsk, STT, 2004. 386 p. (in Russian).Tverdokhlebov S.I., Bolbasov E.N., Shesterikov E.V. Scaffold materials based on fluorocarbon composites modified with RF magnetron sputtering // Osteogenesis / ed. Y. Lin. Rijeka: InTech, 2012. P. 83–116.Tverdokhlebov S.I., Bolbasov E.N., Shesterikov E.V. Scaffold materials based on fluorocarbon composites modified with RF magnetron sputtering. Osteogenesis. Y. Lin, ed. Rijeka, InTech, 2012. Pp. 83–116.Medeiros E.S., Glenn G.M., Klamczynski A.P. et al. Solution blow spinning: A new method to produce microand nanofibers from polymer solutions // J. Appl. Polym. Sci. 2009. V. 113. P. 2322–2330. DOI: 10.1002/app.30275.Medeiros E.S., Glenn G.M., Klamczynski A.P. et al. Solution blow spinning: A new method to produce microand nanofibers from polymer solutions. J. Appl. Polym. Sci., 2009, vol. 113, pp. 2322–2330. DOI: 10.1002/app.30275.Lee Y.-Sh., Collins G., Livingston T., Arinzeh T.L. Neurite extension of primary neurons on electrospun piezoelectric scaffolds // Acta Biomaterialia. 2011. V. 7. P. 3877–3886.Lee Y.-Sh., Collins G., Livingston T., Arinzeh T.L. Neurite extension of primary neurons on electrospun piezoelectric scaffolds. Acta Biomaterialia, 2011, vol. 7, pp. 3877–3886.Owens K., Wendt R.C. Estimation of surface free energy of polymers // J. Appl. Polym. Sci. 1969. V. 13. P. 1741D– 1747D.Owens K., Wendt R.C. Estimation of surface free energy of polymers. J. Appl. Polym. Sci., 1969, vol. 13, pp. 1741D– 1747D.Biological evaluation of medical devices. Part 5: Tests for cytotoxicity: in vitro methods // ISO 10993-5. First Edition. Switzerland, 1992. 7 p.Biological evaluation of medical devices. Part 5: Tests for cytotoxicity: in vitro methods. ISO 10993-5. First Edition. Switzerland, 1992. 7 p.Тиц Н. Клиническое руководство по лабораторным тестам: пер.с англ. / под ред. В.В. Меньшикова. М.: Юнимед-Пресс, 2003. 942 с.Tietz textbook of clinical chemistry. 3rd ed. Philadelphia, WB Saunders, 1998. (Russ. ed.: Klinicheskoe rukovodstvo po laboratornym testam. pod red. prof. Norberta U. Tica; gl. red. rus. izd. prof. V.V. Men'shikov ; per. s angl. prof. V.V. Men'shikov i dr. Moscow, JuNIMED-Press Publ., 2003. 942 p.).Behravesh E., Yasko A.W., Engel P.S., Mikos A.G. Synthetic biodegradable polymers for orthopaedic applications // Clin Orthop. 1999. V. 367S. S118–S125.Behravesh E., Yasko A.W., Engel P.S., Mikos A.G. Synthetic biodegradable polymers for orthopaedic applications. Clin Orthop, 1999, vol.367S. S118–S125.Li W.-J., Laurencin C.T., Caterson E.J. et al. Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering // J. Biomed. Mater. Res. A. 2002. V. 60, Issue 4. P. 613–621 DOI: 10.1002/jbm.10167.Li W.-J., Laurencin C.T., Caterson E.J. et al. Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering. J Biomed Mater Res A, 2002, vol.60, Issue 4, pp. 613–621 DOI: 10.1002/jbm.10167.Johnson H.J., Northup S.J., Seagraves P.A. et al. Biocompatibility test procedures for materials evaluation in vitro. II. Objective methods of toxicity assessment // J. Biomed. Mater. Res. 1985. V. 19. P. 489–508.Johnson H.J., Northup S.J., Seagraves P.A. et al. Biocompatibility test procedures for materials evaluation in vitro. II. Objective methods of toxicity assessment. J. Biomed. Mater. Res., 1985, vol. 19, pp. 489–508.СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Введ. 01.01.2002. М.: Минздрав, 2002.SanPin 2.1.4.1074-01 Drinking water. Hygienic requirements for water quality of centralized drinking water supply. Quality control. Introduce 01.01.2002. Moscow, Ministry of Health, 2002 (in Russian).Самойлов В.О. Медицинская биофизика. СПб.: СпецЛит, 2007. 560 с.Samoilov V.O. Medical biophysics. St. Petersburg, SpetsLit publ., 2007. 560 p. (in Russian).Bundy K.J., Luedeman R. Factors which influence the accuracy of corrosion rate determination of implant materials // Proc. 5th South. Biomed. Eng. Conf., Shreverport, 20–21 October 1986. N.Y., 1986. P. 289–296.Bundy K.J., Luedeman R. Factors which influence the accuracy of corrosion rate determination of implant materials. Proc. 5th South. Biomed. Eng. Conf., Shreverport, 20–21 October 1986, N.Y., 1986, pp.289–296.Kokubo T., Kushitani H., Ohtsuki C. et al. Chemical reaction of bioactive glass and glass-ceramics with a simulated body fluid // J. Mater. Sci. Mater. Med. 1992. V. 3. P. 79–83.Kokubo T., Kushitani H., Ohtsuki C. et al. Chemical reaction of bioactive glass and glass-ceramics with a simulated body fluid. J Mater Sci Mater Med, 1992, vol. 3, pp. 79–83.Лушников Е.Ф., Абросимов А.Ю. Гибель клетки (апоптоз). М.: Медицина, 2001. 192 с.Lushnikov E.F., Abrosimov A.Yu. Cell death (apoptosis). Moscow, Medicina Publ., 2001. 192 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.