Оценка композиционных материалов состава альгинат — фосфаты кальция, предназначенных для использования в технологиях прототипирования, при замещении костных дефектов in vitro

Н.С. Сергеева, В.С. Комлев, И.К. Свиридова, В.А. Кирсанова, С.А. Ахмедова, Е.А. Кувшинова, А.Ю. Федотов, А.Ю. Тетерина, С.М. Баринов

ФГБУ «Федеральный медицинский исследовательский центр им. П.А. Герцена» Минздрава России, ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, ФГБУН «Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова» РАН, Москва, РФ

На модели двух адгезионных клеточных линий — иммортализованных фибробластов человека (ФЧ, штамм 1608 hTERT) и остеосаркомы человека (MG-63) in vitro в динамике культивирования (до 21 сут) с помощью МТТ-теста изучены цитосовместимость и матриксные (для клеток) свойства образцов гранулированных пористых композиционных биоматериалов состава альгинат натрия — фосфаты кальция и их составляющих, синтезированных и охарактеризованных в ИМЕТ РАН: 1 % альгината натрия; композита альгинат натрия/желатин (80/20); кальцийфосфатной керамики (КГА, ТКФ и ОКФ) и композиционных материалов составов альгинат/КГА, альгинат/ТКФ, альгинат/ОКФ, альгинат/желатин/ТКФ и альгинат/ТКФ/КГА/ОКФ. ОКФ оказался цитотоксичным, а композиты, в состав которых он входил, обладали слабыми матриксными свойствами. Для дальнейших исследований по разработке технологий прототипирования отобраны 3 образца композиционных материалов составов альгинат/КГА, альгинат/ТКФ, альгинат/желатин/ТКФ, характеризующиеся цитосовместимостью и наличием выраженных или умеренных матриксных для клеток свойств поверхности.

К л ю ч е в ы е с л о в а: материалы для остеопластики, композиционные материалы состава альгинат – фосфаты кальция, исследования in vitro, цитосовместимость, матриксные свойства.

ЛИТЕРАТУРА [REFERENCES]

1. Rodriguez Garcia M., Naves Diaz M., Cannata Andia J.B. Bone metabolism, vascular calcifications and mortality: Associations beyond mere coincidence. J. Nephrol. 2005; 18 (4): 458–63.

2. Fu K., Xu Q., Czernuszka J., Triffitt J.T., Xia Z. Characterization of a biodegradable coralline hydroxyapatite/calcium carbonate composite and its clinical implementation. Biomed. Mater. 2013; 8 (6): 065007.

3. Venkatesan J., Kim Se-K. Marine Biomaterials. In: Kim Se.-K. ed. Springer Handbook of Marine Biotechnology. Heidelberg–Berlin: Springer; 2015: 3–19.

4. Gelinsky M. Mineralised collagen as biomaterial and matrix for bone tissue engineering. In: Meyer U., Meyer Th., Handschel J., Wiesmann H.-P., eds. Fundamentals of tissue engineering and regenerative medicine. Heidelberg–Berlin: Springer; 2009: 485–93.

5. Serino G., Rao W., Iezzi G., Piattelli A. Polylactide and polyglycolide sponge used in human extraction sockets: bone formation following 3 months after its application. Clin. Oral. Implants Res. 2008; 19 (1): 26–31.

6. Samavedi S., Whittington A.R., Goldstein A.S. Calcium phosphate ceramics in bone tissue engineering: A review of properties and their influence on cell behavior. Acta Biomater. 2013; 9 (9): 8037–45.

7. Hench L.L. Bioceramics: From concept to clinic. J. Am. Ceram. 1991; 74: 1487–1510.

8. Саркисов П.Д., Михайленко Н.Ю., Хавала В.М. Биологическая активность материалов на основе стекла и систаллов. Стекло и керамика. 1993; 9: 10 [Sarkisov P.D., Mikhailenko N.Yu., Khalava V.M. Biological activity of materials based on glass and sitalls. Steklo i keramika. 1993; 9: 10 (in Russian)].

9. Sariibrahimoglu K., Leeuwenburgh S.C., Wolke J.G., Yubao L., Jansen J.A. Effect of calcium carbonate on hardening, physicochemical properties, and in vitro degradation of injectable calcium phosphate cements. J. Biomed. Mater. Res. A. 2012; 3: 712–9.

10. Suzuki O. Octacalcium phosphate (OCP)-based bone substitute materials. Japanese Dental Science Review. 2013; 49: 58–71.

11. Sun J., Tan H.. Alginate-based biomaterials for regenerative medicine applications. Materials. 2013; 6: 1285–1309.

12. Kundu J., Pati F., Shim J.-H., Cho D.-W. Rapid prototyping technology for bone regeneration. Principles and Applications. Sawston, Cambridge: Woodhead Publ.; 2014: 254–84.

13. Komlev V.S., Barinov S.M., Koplik E.V. A method to fabricate porous spherical hydroxyapatite granules intended for time-controlled drug release. Biomaterials. 2002; 23: 3449–54.

14. Komlev V.S., Barinov S.M., Bozo I.I. Deev R.V., Eremin I.I., Fedotov A.Y. et al. Bioceramics composed of octacalcium phosphate demonstrate enhanced biological behaviour. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014; 6 (19): 16610–20.

15. Mossman T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays.J. Immunol. Methods. 1983; 65: 55–63.

Сведения об авторах: Сергеева Н.С. — доктор биол. наук, проф., рук. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена», проф. каф. биологии педиатрического факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова; Комлев В.С. — доктор техн. наук, вед. науч. сотр. лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН; Свиридова И.К. — канд. биол. наук, старший науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена; Кирсанова В.А. — канд. биол. наук, науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена;Ахмедова С.А. — канд. биол. наук, науч. сотр., Кувшинова Е.А. — мл. науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена; Федотов А.Ю. — канд. техн. наук, старший науч. сотр. лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН, Тетерина А.Ю. — аспирант лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН; Баринов С.М. — доктор техн. наук, проф., член-корр. РАН, зам. директора по науке ИМЕТ РАН.

Для контактов: Сергеева Наталья Сергеевна. 125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3, ФГБУ «ФМИЦ им. П.А. Герцена» Минздрава России, отделение прогноза эффективности консервативного лечения. Тел. +7 (495) 945–74–15. Е-mail: [email protected].