Том 19 № 4 (2015)
СОСУДИСТАЯ ХИРУРГИЯ

Сравнительное исследование трех типов протезов, изготовленных методом электроспиннинга в эксперименте in vitro и in vivo

PDF
  • И. Попова,
  • А. Степанова,
  • Д. Сергеевичев,
  • А. Акулов,
  • И. Захарова,
  • Е. Покушалов,
  • П. Лактионов,
  • А. Карпенко
И. Попова
Новосибирский научно-исследовательский институт имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
А. Степанова
Новосибирский научно-исследовательский институт имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Новосибирск, пр-т академика Лаврентьева, 8
Д. Сергеевичев
Новосибирский научно-исследовательский институт имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
А. Акулов
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Новосибирск, пр-т академика Лаврентьева, 10
И. Захарова
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Новосибирск, пр-т академика Лаврентьева, 10
Е. Покушалов
Новосибирский научно-исследовательский институт имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
П. Лактионов
Новосибирский научно-исследовательский институт имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Новосибирск, пр-т академика Лаврентьева, 8
А. Карпенко
Новосибирский научно-исследовательский институт имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
DOI: https://doi.org/10.21688/1681-3472-2015-4-63-71

Опубликован 11.01.2016

Ключевые слова

  • Электроспиннинг,
  • Поликапролактон,
  • Полилактид-ко-гликолид,
  • Малопроницаемый внутренний слой,
  • Неоинтима,
  • Иммуногистохимия,
  • Биосовместимость,
  • Сосудистый протез,
  • Имплантация
    • ...Показать
    Скрыть

Как цитировать

Попова, И., Степанова, А., Сергеевичев, Д., Акулов, А., Захарова, И., Покушалов, Е., Лактионов, П., & Карпенко, А. (2016). Сравнительное исследование трех типов протезов, изготовленных методом электроспиннинга в эксперименте in vitro и in vivo. Патология кровообращения и кардиохирургия, 19(4), 63–71. https://doi.org/10.21688/1681-3472-2015-4-63-71

Copyright (c) 2016 Попова И.В., Степанова А.О., Сергеевичев Д.С., Акулов А.Е., Захарова И.С., Покушалов Е.А., Лактионов П.П., Карпенко А.А.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Аннотация

Цель. Изготовить и исследовать сосудистые протезы малого диаметра (менее 6 мм) методом электроспиннинга.
Материал и методы. Разработали протокол изготовления сосудистых протезов методом электроспиннинга, из растворов синтетических полимеров и смесей синтетических полимеров с желатином, в том числе протокол изготовления малопроницаемого внутреннего слоя. In vitro и in vivo выполнили сравнительные испытания протезов. Исследовали прочность на передавливание и прорыв нитью, устойчивость к разлохмачиванию слоев, совместимость с нативной артерией. Оценили время гемостаза при имплантации протезов, состоящих из различных комбинаций полимеров, а также их биосовместимость в различные сроки наблюдения.
Результаты. Протезы сосудов, изготовленные методом электроспиннинга с малопроницаемым внутренним слоем, обладают достаточной прочностью на разрыв нитью, высокой стабильностью в условиях гидродинамической нагрузки, не разлохмачиваются при разрезании и формируют плотный контакт с нативной артерией. Гистологическая оценка показала активное ремоделирование протезов сосудов: формирование характерной для кровеносного сосуда внутренней выстилки, среднего слоя из коллагена, эластина, гладкомышечных клеток и синтетических волокон, а также наружной соединительнотканной капсулы без признаков активного воспаления. Определение клеточных маркеров методом иммуногистохимии демонстрирует более интенсивное накопление гладкомышечных клеток в протезе из поликапролактона по сравнению с остальными исследуемыми протезами. Протезы из поликапролактона с желатином и малопроницаемым внутренним слоем и такие же протезы, внутренний слой которых изготовлен из сополимера молочной и гликолевой кислот с желатином и содержит малопроницаемый слой (полилактид-ко-гликолид с желатином и малопроницаемым внутренним слоем), быстрее по сравнению с протезами из чистого поликапролактона формируют эндотелиальную выстилку. Однако протезы, содержащие слой из полилактида-ко-гликолида, с течением времени теряют клеточный компонент, по-видимому, в связи с биодеградацией полилактида-ко-гликолида. Протез из поликапролактона с желатином и малопроницаемым внутренним слоем характеризуется способностью к ограниченному накоплению гладкомышечных клеток и постепенному заселению эндотелиальными клетками.
Выводы. Сравнение разных типов протезов, изготовленных с помощью электроспиннинга, позволило выявить варианты полимерной композиции и структуры трансплантата, которые обеспечивают их наилучшую био- и гемосовместимость. Разработанный нами протез сосуда из поликапролактона с малопроницаемым внутренним слоем можно рекомендовать для дальнейшей клинической апробации.

PDF

Библиографические ссылки

  1. Danaei G., Ding E.L., Mozaffarian D., Taylor B., Rehm J., Murray C.J., Ezzati M. The preventable causes of death in the United States: comparative risk assessment of dietary, lifestyle, and metabolic risk factors // PLoS Med. 2009. Vol. 6. № 4. P. e1000058.
  2. Покровский А.В., Гонтаренко В.Н. Состояние сосудистой хирургии в России в 2012 году. М.: Российское общество ангиологов и сосудистых хирургов, 2013. 95 с.
  3. Чернявский А.М., Едемский А.Г., Чернявский М.А., Виноградова Т.Е. Гибридные технологии при хирургическом лечении сочетанного атеросклеротического поражения коронарных и сонных артерий // Патология кровообращения и кардиохирургия. 2013. № 1. С. 45–50.
  4. Veith F.J., Moss C.M., Sprayregen S., Montefusco C. Preoperative saphenous venography in arterial reconstructive surgery of the lower extremity // Surgery. 1979. Vol. 85. № 3. P. 253–256.
  5. Klinkert P., Post P.N., Breslau P.J., van Bockel J.H. Saphenous vein versus PTFE for above-knee femoropopliteal bypass: a review of the literature // Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2004. Vol. 27. P. 357–362.
  6. Rossi G., Munteanu F.D., Padula G., Carillo F.J., Lord J.W. Nonanastomotic aneurysms in venous homologous grafts and bovine heterografts in femoropopliteal bypasses // Am. J. Surg. 1976. Vol. 132. P. 358–362.
  7. Rychlik I.J. Davey P., Murphy J., O'Donnell M.E. A meta-analysis to compare Dacron versus polytetrafluroethylene grafts for abov knee femoropopliteal arterybypass // J. Vasc. Surg. 2014. Vol. 60. № 2. P. 506–515.
  8. Anderson J.M. Inflammatory response to implants. ASAIO Trans. 1988. Vol. 34. P. 101–7.
  9. Mugnai D., Tille J.C., Mrówczyński W., de Valence S., Montet X., Möller M., Walpoth B.H. Experimental noninferiority trial of synthetic small-caliber biodegradable versus stable vascular grafts. // Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2013. Vol. 146. P. 400–407.
  10. de Valence S., Tille J.-C., Mugnai D., Mrowczynski W., Gurny R., Möller M., Walpoth B.H. Long term performance of polycaprolactone vascular grafts in a rat abdominal aorta replacement model Original Research // Article Biomaterials. 2012. Vol. 33. P. 38–47.
  11. Hashi C.K., Derugin N., Janairo R.R., Lee R., Schultz D., Lotz J., Li S. Antithrombogenic Modification of Small-Diameter Microfibrous Vascular Grafts // Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 2010. Vol. 30. P. 1621–1627.
  12. Luong-Van E., Grшndahl L., Chua K.N., Leong K.W., Nurcombe V., Cool S.M. Controlled release of heparin from poly(e-caprolactone) electrospun fibers // Biomaterials. 2006. Vol. 27. P. 2042–50.
  13. Попова И.В., Степанова А.О., Плотникова Т.А., Сергеевичев Д.С., Акулов А.Е., Покушалов А.А., Лактионов П.П., Карпенко А.А. Изучение проходимости сосудистого протеза, изготовленного методом электроспиннинга // Ангиология и сосудистая хирургия. 2015. № 2. С. 136–142.
  14. Zhang Y., Huang Z.M., Xu X., Lim C.T., Ramakrishna S. Preparation of core-shell structured PCL-r-gelatin bi-component nanofibers by coaxial electrospinning // Chemistry of Materials. 2004. Vol. 16. № 18. P. 3406–3409.
  15. Hasan A., Memic A., Annabi N., Hossaind M., Paula A., Dokmecia M.R., Dehghanie F., Khademhosseini A. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts // Acta Biomaterialia. 2014. Vol. 10. P. 11–25.
  16. Uttayarat P., Perets A., Li M., Pimton P., Stachelek S.J., Alferiev I., Composto R.J., Levy R.J., Lelkes P.I. Micropatterning of three-dimensional electrospun polyurethane vascular grafts // Acta Biomaterialia. 2010. Vol. 6. P. 4229–4237.
  17. Han F., Jia X., Dai D., Yang X., Zhao J., Zhao Y., Fan Y., Yuan X. Performance of a multilayered small-diameter vascular scaffold dual-loaded with VEGF and PDGF // Biomaterials. 2013. Vol. 34. P. 7302–13.