Биомиметический коллаген-каррагинановый скаффолд для немедикаментозной стимуляции регенерации тканей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Цель. Оценить механическую прочность, биодеградируемость и биосовместимость композитных гидро- и ксерогелей, изготовленных из гидролизованного коллагена I типа и каппа-каррагинана.

Материал и методы. С использованием текстурного анализатора TA.XTplus оценивали прочность композитных гидро- и ксерогелей, а также интенсивность их биодеградации в кислой, нейтральной и щелочной средах. С использованием методов световой и люминесцентной микроскопии оценивали морфометрические характеристики фибробластов человека и их пролиферативную активность.

Результаты. Установлено, что каррагинан в составе гидрогеля усиливает прочность конструкции. Лиофилизация композитного гидрогеля G4C4-Hydro позволяет получить биоматериал с улучшенными механическими характеристиками и повышенной устойчивостью к деструкции в кислых, нейтральных и щелочных солевых растворах. Установлено, что образцы G4C4-Hydro и G4C4-Xero не оказывают ингибирующего действия на пролиферацию фибробластов. Показано, что в отличии от гидрогеля ксерогели поддерживают не только адгезию фибробластов на своей поверхности, но и обеспечивают благоприятные условия, сохраняющие фибробласты в жизнеспособном состоянии.

Заключение. Композитный ксерогель G4C4-Xero, содержащий гидролизованный коллаген I типа и каппа-каррагинан, может использоваться как в качестве внеклеточного скаффолда для создания тканеинженерных конструкций, так и в виде самостоятельного биоматериала для заполнения объема утраченной ткани в результате оперативного вмешательства или ранения.

Об авторах

П. А. Марков

Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: p.a.markov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4803-4803
SPIN-код: 7493-5203

кандидат биологических наук

Россия, Москва

Е. А. Рожкова

Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии

Email: p.a.markov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2440-9244
SPIN-код: 1578-6338

доктор биологических наук

Россия, Москва

П. С. Еремин

Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии

Email: p.a.markov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8832-8470
SPIN-код: 8597-6596
Россия, Москва

Список литературы

  1. Nasiri N., Haghdoost F., Habibi M. et al. Stem Cell Perspective for Regenerative Wound Healing: from Biology toward Future Clinical Directions: A Review. Cell Journal. 2025; 26 (10): 575–89. doi: 10.22074/cellj.2024.2034492.1613
  2. Pourjavadi A., Doroudian M., Ahadpour A. et al. Injectable chitosan/κ-carrageenan hydrogel designed with au nanoparticles: A conductive scaffold for tissue engineering demands. Int J Biol Macromol. 2019; 126: 310–7. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.11.256
  3. Liu S., Yu J.-M., Gan Y.-C. et al. Biomimetic natural biomaterials for tissue engineering and regenerative medicine: new biosynthesis methods, recent advances, and emerging applications. Mil Med Res. 2023; 10 (1): 16. doi: 10.1186/s40779-023-00448-w.
  4. Amirrah I., Lokanathan Y., Zulkiflee I. et al. A comprehensive review on collagen type I development of biomaterials for tissue engineering: from biosynthesis to bioscaffold. Biomedicines. 2022; 10 (9): 2307. doi: 10.3390/biomedicines10092307
  5. Gu L., Shan T., Ma Y. et al. Novel Biomedical Applications of Crosslinked Collagen. Trends Biotechnol. 2019; 37 (5): 464–91. doi: 10.1016/j.tibtech.2018.10.007
  6. Farshidfar N., Iravani S., Varma R.S. Alginate-Based Biomaterials in Tissue Engineering and Regenerative Medicine. Marine Drugs. 2023; 21 (3): 189. doi: 10.3390/md21030189
  7. Klarak J., Brito A., Moreira L. et al. Using network analysis and large-language models to obtain a landscape of the literature on dressing materials for wound healing: The predominance of chitosan and other biomacromolecules: A review. Int J Biol Macromol. 2025; 26: 141565. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.141565
  8. Pacheco-Quito E.M., Ruiz-Caro R., Veiga M.D. Carrageenan: Drug Delivery Systems and Other Biomedical Applications. Marine Drugs. 2020; 18 (11): 583. doi: 10.3390/md18110583
  9. Yegappan R., Selvaprithiviraj V., Amirthalingam S. et al. Carrageenan based hydrogels for drug delivery, tissue engineering and wound healing. Carbohydr Polym. 2018; 198: 385–400. doi: 10.1016/j.carbpol.2018.06.086
  10. Wolf M.T., Daly K.A., Brennan-Pierce E.P. et al. A hydrogel derived from decellularized dermal extracellular matrix. Biomaterials. 2012; 33 (29): 7028–38. doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.06.051
  11. Drobnik J., Pietrucha K., Piera L. et al. Collagenous scaffolds supplemented with hyaluronic acid and chondroitin sulfate used for wound fibroblast and embryonic nerve cell culture. Adv Clin Exp Med. 2017; 26 (2): 223–30. doi: 10.17219/acem/62835
  12. Jiang D., Rinkevich Y. Scars or Regeneration? Dermal Fibroblasts as Drivers of Diverse Skin Wound Responses. Int J Mol Sci. 2020; 21 (2): 617. doi: 10.3390/ijms21020617
  13. Katoh K. FAK-Dependent Cell Motility and Cell Elongation. Cells. 2020; 9 (1): 192. doi: 10.3390/cells9010192

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Прочность по сжатию 4% желатинового гидрогеля (G4), 4% каррагинанового гидрогеля (С4), композитного гидрогеля из 4% раствора желатина и 4% раствора каррагинана (G4C4-Hydro) и композитного ксерогеля из 4% раствора желатина и 4% раствора каррагинана (G4C4-Xero) (количество образцов в каждой группе – 5)

Скачать (38KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Прочность композитного гидрогеля из 4% раствора желатина и 4% раствора каррагинана (G4C4-Hydro) и композитного ксерогеля из 4% раствора желатина и 4% раствора каррагинана (G4C4-Xero) через 24 ч инкубации в средах с кислой (рН = 6), нейтральной (рН = 7) и щелочной реакцией (рН = 8) (количество образцов в каждой группе – 5)

Скачать (47KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фибробласты человека через 24 ч культивирования в питательной среде (a), при совместном культивировании с композитным гидрогелем G4C4-Hydro (б) и композитным ксерогелем G4C4-Xero (в)

Скачать (78KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фибробласты человека через 24 ч культивирования в питательной среде (а, б) и при совместном культивировании с композитным гидрогелем G4C4-Hydro (в, г) и композитным ксерогелем G4C4-Xero (д, е)

Скачать (130KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Пролиферативная активность фибробластов человека при культивировании в питательной среде (контроль) и при совместном культивировании с композитным гидрогелем G4C4-Hydro и композитным ксерогелем G4C4-Xero

Скачать (60KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Фибробласты человека через 72 ч культивирования на пластике в стандартной питательной среде (a), при культивировании на поверхности композитного гидрогеля G4C4-Hydro (б) и композитного ксерогеля G4C4-Xero (в)

Скачать (83KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Фибробласты человека через 72 ч культивирования в полости композитного ксерогеля G4C4-Xero

Скачать (102KB)
Метаданные

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».