ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2012-1-128-134ssmu-419Research ArticleОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫLITERATURE REVIEWВозможности использования полиоксиалканоатов и поликапролактона в качестве сополимерной основы для создания тканеинженерных конструкций в сердечно-сосудистой хирургииPotential for polyhydroxyalkanoates and policaprolactone copolymer use as tissue-engineered scaffolds in cardiovascular surgeryАнтоноваЛ. В.AntonovaL. V.antonova.la@mail.ruНасоноваМ. В.NasonovaM. V.antonova.la@mail.ruКудрявцеваЮ. А.KudryavtsevaYu. A.antonova.la@mail.ruГоловкинА. С.GolovkinA. S.antonova.la@mail.ruНИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН, г. КемеровоRussian Federation201228022012111128134Copyright © Антонова Л.В., Насонова М.В., Кудрявцева Ю.А., Головкин А.С., 20122012Антонова Л.В., Насонова М.В., Кудрявцева Ю.А., Головкин А.С.Antonova L.V., Nasonova M.V., Kudryavtseva Y.A., Golovkin A.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/419

Одной из основных проблем в сердечно-сосудистой хирургии остается отсутствие функционально надежных сосудистых протезов малого диаметра, необходимых для аортокоронарного шунтирования. При этом тканеинженерная конструкция сосуда должна обладать хорошими биомеханическими свойствами, биосовместимостью, гемосовместимостью, достаточной скоростью биодеградации и отсутствием токсичности продуктов своего распада. В статье представлены основные характеристики полиоксиалканоатов и поликапролактона и оценена возможность их использования в качестве возможных полимеров для создания сосудистых графтов. Показана биосовместимость и хорошие физико-механические свойства данных полимеров, а также улучшение их свойств в сополимерных конструкциях.

The absence of reliably functioning small-diameter vascular grafts for coronary artery bypass graft surgery remains one of the most important issues of cardiovascular surgery. Tissue-engineered grafts have to be characterized by highly hemocompatible, biomechanical and biocompatible properties, be quickly biodegradable and have non-toxic degradation products. This article presents polyhydroxyalkanoate and policaprolactone main characteristics and evaluates their potential use as polymers for producing vascular grafts. Biocompatibility, good physical and mechanical properties of these polymers and their better performance in copolymer scaffolds were demonstrated.

тканеинженерные конструкциисосудистые протезыбиосовместимостьполиоксиалканоатыполикапролактонtissue-engineeringvascular graftsbiocompatibilitypolyhydroxyalcanoatespolycaprolactoneReferencesАхмедов Ш.Д., Афанасьев С.А., Дьякова М.Л. и др. Использование бесклеточного матрикса для формирования новых кровеносных сосудов и сердца методом тканевой инженерии // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2009. Т. IV, № 2. С. 32—39.Ахмедов Ш.Д., Афанасьев С.А., Дьякова М.Л. и др. Использование бесклеточного матрикса для формирования новых кровеносных сосудов и сердца методом тканевой инженерии // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2009. Т. IV, № 2. С. 32—39.Босхомджиев А.П., Бонарцев А.П., Махина Т.К. и др. Сравнительное изучение кинетики биодеградации биополимерных систем на основе поли-3-оксибутирата // Биомедицинская химия. 2009. Т. 55, № 6. С. 702—712.Босхомджиев А.П., Бонарцев А.П., Махина Т.К. и др. Сравнительное изучение кинетики биодеградации биополимерных систем на основе поли-3-оксибутирата // Биомедицинская химия. 2009. Т. 55, № 6. С. 702—712.Босхомджиев А.П. Изучение биодеструкции и биосовместимости полимерных систем на основе полиоксиалканоатов: автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 2010. 28 с.Босхомджиев А.П. Изучение биодеструкции и биосовместимости полимерных систем на основе полиоксиалканоатов: автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 2010. 28 с.Волков А. В. Синтетические материалы на основе полимеров органических кислот в тканевой инженерии // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2005. № 2. С. 43—45.Волков А. В. Синтетические материалы на основе полимеров органических кислот в тканевой инженерии // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2005. № 2. С. 43—45.Волова Т.Г., Севастьянов В.И., Шишацкая Е.И. Полиоксиалканоаты — биоразрушаемые полимеры для медицины. Красноярск: Группа компаний «Платина», 2006. 288 с.Волова Т.Г., Севастьянов В.И., Шишацкая Е.И. Полиоксиалканоаты — биоразрушаемые полимеры для медицины. Красноярск: Группа компаний «Платина», 2006. 288 с.Григорян А.С., Кругляков П.В. Применение в тканевой инженерии крупных сосудов трансплантатов на основе аутогенных мононуклеарных клеток костного мозга // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2009. Т. IV, № 3. С. 37—41.Григорян А.С., Кругляков П.В. Применение в тканевой инженерии крупных сосудов трансплантатов на основе аутогенных мононуклеарных клеток костного мозга // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2009. Т. IV, № 3. С. 37—41.Марковцева М.Г., Немец Е.А., Севастьянов В.И.. Пористые трехмерные носители для культивирования и трансплантации клеток на основе сополимера гидроксибутирата с гидроксивалератом // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2006. Т. 8, № 4. С. 77—79.Марковцева М.Г., Немец Е.А., Севастьянов В.И.. Пористые трехмерные носители для культивирования и трансплантации клеток на основе сополимера гидроксибутирата с гидроксивалератом // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2006. Т. 8, № 4. С. 77—79.Севастьянов В.И., Розанова И.Б., Цейтлина Е.А. и др. Методология отбора гемосовместимых материалов в условиях in vitro для искусственных органов // Мед. тех-ника. 1990. № 4. С. 26—29.Севастьянов В.И., Розанова И.Б., Цейтлина Е.А. и др. Методология отбора гемосовместимых материалов в условиях in vitro для искусственных органов // Мед. тех-ника. 1990. № 4. С. 26—29.Севастьянов В.И., Немец Е.А. Пути повышения гемо-совместимости биомедицинских изделий // Биосовме-стимость / под ред. В.И. Севастьянова. М.: ИЦ ВНИИ геосистем, 1999. С. 295—352.Севастьянов В.И., Немец Е.А. Пути повышения гемо-совместимости биомедицинских изделий // Биосовме-стимость / под ред. В.И. Севастьянова. М.: ИЦ ВНИИ геосистем, 1999. С. 295—352.Чапут К., Ассад М., Яхиа Х. и др. Оценка цитотоксичности и гемолитической активности бактериальных сополимеров на основе полигидроксибутирата в условиях in vitro // Биосовместимость. 1995. Т. 3, № 1—2. С. 31—42.Чапут К., Ассад М., Яхиа Х. и др. Оценка цитотоксичности и гемолитической активности бактериальных сополимеров на основе полигидроксибутирата в условиях in vitro // Биосовместимость. 1995. Т. 3, № 1—2. С. 31—42.Чапут К., Яхиа Х., Ландри Д. и др. Полигидроксибутират бактериального происхождения как поверхность для культивирования фибробластов связок позвоночника пациента // Биосовместимость. 1995. Т. 3, № 1—2. С. 21—30.Чапут К., Яхиа Х., Ландри Д. и др. Полигидроксибутират бактериального происхождения как поверхность для культивирования фибробластов связок позвоночника пациента // Биосовместимость. 1995. Т. 3, № 1—2. С. 21—30.Шишацкая Е.И., Еремеев А.В., Гительзон И.И. Исследование цитотоксичности полиоксиалканоатов в культуре животных клеток // Докл. РАН. 2000. Т. 374, № 4. С. 561—564.Шишацкая Е.И., Еремеев А.В., Гительзон И.И. Исследование цитотоксичности полиоксиалканоатов в культуре животных клеток // Докл. РАН. 2000. Т. 374, № 4. С. 561—564.Шишацкая Е.И., Еремеев А.В., Гительзон И.И. Исследование свойств биодергадируемых полимеров (полиоксиалканоатов) в культуре животных клеток // Перспективные материалы. 2001. № 3. С. 40—47.Шишацкая Е.И., Еремеев А.В., Гительзон И.И. Исследование свойств биодергадируемых полимеров (полиоксиалканоатов) в культуре животных клеток // Перспективные материалы. 2001. № 3. С. 40—47.Шишацкая Е.И., Волова Т.Г., Пузырь А.П. и др. Биоде-градация полиоксиалканоатов в биологических средах // Перспективные материалы. 2002. № 2. С. 57—62.Шишацкая Е.И., Волова Т.Г., Пузырь А.П. и др. Биоде-градация полиоксиалканоатов в биологических средах // Перспективные материалы. 2002. № 2. С. 57—62.Шишацкая Е.И. Клеточные матриксы из резорбируемых полигидроксиалканоатов // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2007. Т II, № 2. С. 68—72.Шишацкая Е.И. Клеточные матриксы из резорбируемых полигидроксиалканоатов // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2007. Т II, № 2. С. 68—72.Abe H., Doi Y., Hori Y. et al. Physical properties and enzy-matic degradability of copolymers of poly [(R)-3-hydro-xybutyric acid] and (S,S)-lactet // Polymer. 1997. V. 39. P. 59—67.Abe H., Doi Y., Hori Y. et al. Physical properties and enzy-matic degradability of copolymers of poly [(R)-3-hydro-xybutyric acid] and (S,S)-lactet // Polymer. 1997. V. 39. P. 59—67.Bolgen N., Menceloglu Y.Z., Acatay K. et al. In vitro and in vivo degradation of non-woven materials made of poly(e-caprolactone) nanofibers prepared by electrospinningunder different conditions // J. Biomater. Scin. Polym. Ed. 2005. № 16. P. 1537—1555.Bolgen N., Menceloglu Y.Z., Acatay K. et al. In vitro and in vivo degradation of non-woven materials made of poly(e-caprolactone) nanofibers prepared by electrospinningunder different conditions // J. Biomater. Scin. Polym. Ed. 2005. № 16. P. 1537—1555.Borkenhagen M., Stoll R.C., Sulter U.W. et al. In vivo per-formance of new biodegradable polyester system used as a nerve guidance channel // Biomaterials. 1998. V. 19, № 23. P. 2155—2165.Borkenhagen M., Stoll R.C., Sulter U.W. et al. In vivo per-formance of new biodegradable polyester system used as a nerve guidance channel // Biomaterials. 1998. V. 19, № 23. P. 2155—2165.Canetti M., Urso M., Sadacco P. Influence of the morpho-logy and of the supermolecular structure on the enzymatic degradation of bacterial poly(3-hydroxybutyrate) // Polymer. 1999. V. 40. P. 2587—2594.Canetti M., Urso M., Sadacco P. Influence of the morpho-logy and of the supermolecular structure on the enzymatic degradation of bacterial poly(3-hydroxybutyrate) // Polymer. 1999. V. 40. P. 2587—2594.Chaput C., Yahia L., Selmani A. et al. Natural Poly(hydroxibutirate-hydroxyvalerate) polymers as degra¬dable biomaterial // Res. Soc. Symp. Proc. 1995. V. 394. P. 111—116.Chaput C., Yahia L., Selmani A. et al. Natural Poly(hydroxibutirate-hydroxyvalerate) polymers as degra¬dable biomaterial // Res. Soc. Symp. Proc. 1995. V. 394. P. 111—116.Entholzner E., Mielke I., Piclilmeier R. et al. EEG changes during sedation with gamma-hydroxybutyric acid // Anesthe-tist. 1995. V. 44. P. 345—350.Entholzner E., Mielke I., Piclilmeier R. et al. EEG changes during sedation with gamma-hydroxybutyric acid // Anesthe-tist. 1995. V. 44. P. 345—350.Gogolewski S., Javanovic M., Perren S.M. The effect of melt-processing on the degradation of selected polyhydroxy-acids: polylactides, polyhydroxybutyrate and polyhydroxy-butyrate-co-valerates // Degradation and Stability. 1993. V. 40. P. 313—322.Gogolewski S., Javanovic M., Perren S.M. The effect of melt-processing on the degradation of selected polyhydroxy-acids: polylactides, polyhydroxybutyrate and polyhydroxy-butyrate-co-valerates // Degradation and Stability. 1993. V. 40. P. 313—322.Hasircii V. Biodegradable biomedical polymers // Biomaterials and Bioengineering Handbook (Wase D.L. Ed). New York: Marcel Dekker. 2000. P. 141—155.Hasircii V. Biodegradable biomedical polymers // Biomaterials and Bioengineering Handbook (Wase D.L. Ed). New York: Marcel Dekker. 2000. P. 141—155.Hiraide A., Katayama M. Use of 3-hydroxybutyric acid as an energy source // European Patent Application № 355453 A2. 1990.Hiraide A., Katayama M. Use of 3-hydroxybutyric acid as an energy source // European Patent Application № 355453 A2. 1990.Hocking P.J., Marchessault R.H. Biopolyeaters // Chemistry and Technology of Biodegradable Polymers / Ed. G.J. Griffin. Glasgow: Blackie, 1994. P. 48—96.Hocking P.J., Marchessault R.H. Biopolyeaters // Chemistry and Technology of Biodegradable Polymers / Ed. G.J. Griffin. Glasgow: Blackie, 1994. P. 48—96.Hoffmann G.F., Meier-Augenstein W., Stockler S. et al. Physiology and pathophysiology of organic acids in cerebro-spinal fluid // J. Inherit Metab. Dis. 1993. № 16 (4). P. 648—669.Hoffmann G.F., Meier-Augenstein W., Stockler S. et al. Physiology and pathophysiology of organic acids in cerebro-spinal fluid // J. Inherit Metab. Dis. 1993. № 16 (4). P. 648—669.Holmes P. Applications of PHB — a microbially produced biodegradadle thermoplastic // Phys. Technol. 1985. V. 16. P. 32—36.Holmes P. Applications of PHB — a microbially produced biodegradadle thermoplastic // Phys. Technol. 1985. V. 16. P. 32—36.Jendrossek D., Schirmer A., Schlegel H. Biodegradation of polyhydroxyalcanoic acids // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1996. V. 46. P. 451—463.Jendrossek D., Schirmer A., Schlegel H. Biodegradation of polyhydroxyalcanoic acids // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1996. V. 46. P. 451—463.Jendrosser D., Handrick R. Microbial degradation of Poly-hydroxyalcanoates // Annu. Rev. Microbiol. 2002. V. 56. P. 403—432.Jendrosser D., Handrick R. Microbial degradation of Poly-hydroxyalcanoates // Annu. Rev. Microbiol. 2002. V. 56. P. 403—432.Kumagai Y., Doi Y. Physical properties and biodegradability of blends of isotactic and atactic poly(3-hydroxybutyrate) // Macromol. Chem. Rapid. Commun. 1992. V. 13. P. 179—183.Kumagai Y., Doi Y. Physical properties and biodegradability of blends of isotactic and atactic poly(3-hydroxybutyrate) // Macromol. Chem. Rapid. Commun. 1992. V. 13. P. 179—183.Lee S.Y., Choi Ji., Han K. et al. Removal of Endotoxin du-ring Purification of poly(3-Hydroxybutyrate) from Gram-negative Bacteria // Appl. Environ. Microbiol. 1999. V. 65. P. 2762—2764.Lee S.Y., Choi Ji., Han K. et al. Removal of Endotoxin du-ring Purification of poly(3-Hydroxybutyrate) from Gram-negative Bacteria // Appl. Environ. Microbiol. 1999. V. 65. P. 2762—2764.Lee S., Kim B., Kim S. et al. Elastic biodegradable poly(glycolide-co-caprolactone) scaffold for tissue engineering // J. of biomedical materials research. Part A. 2003. № 66 (1). P. 29—37.Lee S., Kim B., Kim S. et al. Elastic biodegradable poly(glycolide-co-caprolactone) scaffold for tissue engineering // J. of biomedical materials research. Part A. 2003. № 66 (1). P. 29—37.Luo S., Netravali A.N. Characterisation of henequen fibers and the henequen fiber/poly(hydroxybutyrate-co-hyd-roxyvalerate) interface // J. Adhesion Sci. Technol. 2001. V. 15. № 4. P. 423—437.Luo S., Netravali A.N. Characterisation of henequen fibers and the henequen fiber/poly(hydroxybutyrate-co-hyd-roxyvalerate) interface // J. Adhesion Sci. Technol. 2001. V. 15. № 4. P. 423—437.Malm T., Bowald S., Karacagil S. et al. A new biodegrad-able patch for closure of atrial septal detect. An experimen-talstudy // Scand. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1992. V. 26, № 1. P. 9—14.Malm T., Bowald S., Karacagil S. et al. A new biodegrad-able patch for closure of atrial septal detect. An experimen-talstudy // Scand. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1992. V. 26, № 1. P. 9—14.Miller N.D., Williams D.F. On the biodegradation of poly-β-hydroxybutyrate (PHB) homopolimer and poly-β-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate copolymers // Biomater. 1987. V. 8. P. 129—137.Miller N.D., Williams D.F. On the biodegradation of poly-β-hydroxybutyrate (PHB) homopolimer and poly-β-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate copolymers // Biomater. 1987. V. 8. P. 129—137.Nelson T., Kaufman E., Kline J. et al. The extraneural distri-bution of hydroxybutyrate // Neurochem. 1981. V. 37. P. 1345—1348.Nelson T., Kaufman E., Kline J. et al. The extraneural distri-bution of hydroxybutyrate // Neurochem. 1981. V. 37. P. 1345—1348.Neuss S., Apel C., Buttler P. et al. Assesment of stem cell/biomaterial combinations for stem cell-based tissue en-gineering // Biomaterials. 2008. № 29. Р. 302—313.Neuss S., Apel C., Buttler P. et al. Assesment of stem cell/biomaterial combinations for stem cell-based tissue en-gineering // Biomaterials. 2008. № 29. Р. 302—313.Noishki Y., Tomizawa Y., Yamane Y. et al. Autocrine angio-genic vascular prosthesis with bone marrow transplantation // Nature Med. 1996. V. 2. P. 90—93.Noishki Y., Tomizawa Y., Yamane Y. et al. Autocrine angio-genic vascular prosthesis with bone marrow transplantation // Nature Med. 1996. V. 2. P. 90—93.Nottelet B., Pektok E., Mandracchia D. et al. Factorial de-sign optimization and in vivo feasibility of poly(e-caprolactone)-micro- and nanofiber-based small diameter vascular grafts // J. of Biomedical Materials Research. 2008. Part A. P. 865—875.Nottelet B., Pektok E., Mandracchia D. et al. Factorial de-sign optimization and in vivo feasibility of poly(e-caprolactone)-micro- and nanofiber-based small diameter vascular grafts // J. of Biomedical Materials Research. 2008. Part A. P. 865—875.Pankajakshan D., Krishnan K., Krishnan L. Vascular tissue generation in response to signaling molecules integrated with a novel poly(ε-caprolactone)-fibrin hybrid scaffold // J. Tissue Eng. Regen. Med. 2007. № 1. P. 389—397.).Pankajakshan D., Krishnan K., Krishnan L. Vascular tissue generation in response to signaling molecules integrated with a novel poly(ε-caprolactone)-fibrin hybrid scaffold // J. Tissue Eng. Regen. Med. 2007. № 1. P. 389—397.).Pasic M., Vullerglauser W., Odermatt B. et al. Seeding with omental cells prevents late neointimal hyperplasia in small-diameter Dacron grafts // Circulation. 1995. V. 92. P. 409—415.Pasic M., Vullerglauser W., Odermatt B. et al. Seeding with omental cells prevents late neointimal hyperplasia in small-diameter Dacron grafts // Circulation. 1995. V. 92. P. 409—415.Reuch R.N., Sparrow A.W., Gardiner J. Transport of poly-beta-hydroxybutyrate in human plasma // Biochim. Boiphys. Acta. 1992. V. 1123. P. 33—40.Reuch R.N., Sparrow A.W., Gardiner J. Transport of poly-beta-hydroxybutyrate in human plasma // Biochim. Boiphys. Acta. 1992. V. 1123. P. 33—40.Rouxhet L., Legras R., Schneider Y. Interactions between bi-odegradable polymer poly(hydroxybutyrate-hydroxy¬valerate), proteins and macrophages // Macromol. Symp. 1998. V. 130. P. 347—366.Rouxhet L., Legras R., Schneider Y. Interactions between bi-odegradable polymer poly(hydroxybutyrate-hydroxy¬valerate), proteins and macrophages // Macromol. Symp. 1998. V. 130. P. 347—366.Saad B., Ciardelli G., Vatter S. et al. Characterizatoin of the cell response of cultured macrophages and fibroblasts to particles of short-chain poly [(R)-3-hydroxybutyric acid] // J. Biomed. Mater. Res. 1996. V. 30, № 4. P. 429—439.Saad B., Ciardelli G., Vatter S. et al. Characterizatoin of the cell response of cultured macrophages and fibroblasts to particles of short-chain poly [(R)-3-hydroxybutyric acid] // J. Biomed. Mater. Res. 1996. V. 30, № 4. P. 429—439.Serrano M.C., Pagani R., Vallet-Regi M. et al. In vitro bio-compatibility assessment of poly(epsilon-caprolactone) films using L929 mouse fibroblasts // Biomaterials. 2004. № 25. P. 5603—5611.Serrano M.C., Pagani R., Vallet-Regi M. et al. In vitro bio-compatibility assessment of poly(epsilon-caprolactone) films using L929 mouse fibroblasts // Biomaterials. 2004. № 25. P. 5603—5611.Shoemaker J.D., Elliott W.H. Automated screening of urine samples for carbohydrates, organic and amino acids after treatment with urease // J. Chromatogr. 1991. V. 562 (1—2). P. 125—138.Shoemaker J.D., Elliott W.H. Automated screening of urine samples for carbohydrates, organic and amino acids after treatment with urease // J. Chromatogr. 1991. V. 562 (1—2). P. 125—138.Tokiwa Y., Ywamoto A., Takeda K. Biodegradable plastic composition, biodegradable plastic shaped body and method of producting same // US Patent № 5124371. 1992.Tokiwa Y., Ywamoto A., Takeda K. Biodegradable plastic composition, biodegradable plastic shaped body and method of producting same // US Patent № 5124371. 1992.Venugopal J., Ma L.L., Yong T. et al. In vitro study of smooth muscle cells on polycaprolactone and collagen nanofibrous matrices // Cell Biol. Int. 2005. V. 29. P. 861—867.Venugopal J., Ma L.L., Yong T. et al. In vitro study of smooth muscle cells on polycaprolactone and collagen nanofibrous matrices // Cell Biol. Int. 2005. V. 29. P. 861—867.Volova T.G. Microbial polyhydroxyalkanoates — plastic ma-terials of the 21st century (biosyntesis, properties, applications) // Nova Science Pub. Inc. N. Y. 2004. 283 p.Volova T.G. Microbial polyhydroxyalkanoates — plastic ma-terials of the 21st century (biosyntesis, properties, applications) // Nova Science Pub. Inc. N. Y. 2004. 283 p.

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