Potential use of xenogenic biomaterial based on elastin derived from animal aortas for tissue remodeling

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This study addresses one of the key challenges in experimental and regenerative medicine: the development of a novel biomaterial based on native elastin, devoid of antigenic properties and derived from the aorta of a reindeer, by complete decellularization, with the aim of using it for tissue remodeling after injuries. The development of new approaches and agents for treating thermal burns and wounds (including gunshot wounds) is a crucial task, especially given the current context of large-scale military operations. The concept of obtaining a bioresorbable material with reduced antigenic properties from reindeer connective tissue arises from the need to improve treatment methods aimed at accelerating reparative processes in thermal and gunshot injuries, including penetrating wounds, as well as in those with a high risk of complications and permanent disability. Elastin, a fibrillar protein responsible for tissue stretching, is a key component of connective tissue found in many organs. In this study, the aorta of a reindeer, an elastic-type artery, was chosen as the source of elastin. Through mechanical, chemical, and biochemical processing, cells, collagen fibers, and ground substance with antigenic properties were removed, and an elastin-based biomaterial was obtained. The biomaterial was analyzed using light and electron microscopy. It was then used as a xenograft without antigenic properties to restore tissue integrity after thermal injuries. In experiments on laboratory rats, no rejection reactions were observed, indicating the absence of immunogenicity in the obtained biomaterial. These results suggest the potential use of this aorta-derived biomaterial for tissue remodeling to accelerate healing processes.

About the authors

Nikita A. Shutskiy

Northern State Medical University; Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov

Author for correspondence.
Email: nikitashutskijj@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0979-1569
SPIN-code: 1430-4970

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Arkhangelsk; Arkhangelsk

Sergey L. Kashutin

Northern State Medical University

Email: sergeycash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2687-3059
SPIN-code: 7623-7216

MD, Dr. Sci. (Medicine), associate professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Lyubov N. Gorbatova

Northern State Medical University

Email: info@nsmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0675-3647
SPIN-code: 8037-5341

MD, Dr. Sci. (Medicine), professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Nikita S. Kholopov

Northern State Medical University

Email: nikitaholopov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5604-5257
SPIN-code: 6776-4068

postgraduate

Russian Federation, Arkhangelsk

D. V. Mizgirev

Northern State Medical University

Email: denimsur@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-6804-3790
SPIN-code: 6202-6807

MD, Dr. Sci. (Medicine), associate professor

Russian Federation, Arkhangelsk

A. K. Sherstennikova

Northern State Medical University

Email: a.sherstennikova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8576-6459
SPIN-code: 7473-3278

MD, Dr. Sci. (Medicine), associate professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Nikolay V. Sherstennikov

Northern State Medical University

Email: shersten96@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-1606-3775
SPIN-code: 2684-8233

junior research assistant

Russian Federation, Arkhangelsk

Leonid L. Shagrov

Northern State Medical University

Email: leonidshagrov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2655-9649
SPIN-code: 3842-2145

junior research associate

Russian Federation, Arkhangelsk

References

  1. Kraft R, Herndon DN, Finnerty CC, et al. Predictive value of IL-8 for sepsis and severe infections after burn injury-A clinical study. Shock. 2015;43(3):222. doi: 10.1097/SHK.0000000000000294
  2. Peretyagin PV, Solovyova AG, Boyarinov GA, Martynov IA. Features of the functional state of pro- and antioxidant balance, enzymatic activity and substrate energy supply in the treatment of burn shock with ozonated saline solution, mexidol and microhydrin in an experiment. Bioradicals and Antioxidants. 2020;7(3):205–214. (In Russ.) EDN: VLAMYW
  3. Friedman LS, Abasilim C, Fitts R, Wueste M. Clinical outcomes of temperature related injuries treated in the hospital setting, 2011–2018. Environ Res. 2020;189:109882. doi: 10.1016/j.envres.2020.109882
  4. Merrell SW, Saffle JR, Sullivan JJ, et al. Increased survival after major thermal injury: a nine year review. Am J Surg. 1987;154(6): 623–627. doi: 10.1016/0002-9610(87)90229-7
  5. Kovalev AN, Kovalev NN, Pivnenko TN. Collagen of some species of fish and invertebrates. In: Current problems of development of biological resources of the World Ocean. 2020:45–48. EDN: IRFRBT
  6. Vorobyov VI, Nizhnikova EV. Obtaining collagen and hydroxyapatitis fractions from fish scales. KSTU News. 2021;62: 80–91. EDN: NQXDTM doi: 10.46845/1997-3071-2021-62-80-91
  7. Antipova LV, Storublevtsev SA, Bolgova SB. As the use of collagen substances fish origin for tissue wound healing. Bulletin of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2016;(4):123–126. EDN: XGRHBZ
  8. Antipova LV, Glotova IA. Obtaining collagen substances based on enzymatic processing of secondary raw materials of the meat industry. News of higher educational institutions. Food technology. 2000;5–6:17–21. (In Russ.) EDN: QCPFOR
  9. Abdullaeva MA, Urakova KH. Histological characteristics of the aortic wall. Education, science and innovative ideas in the world. 2023:33(1):48–55. (In Russ.)
  10. Patent RUS No. 2689337/ 21.12.2022. Kholopov NS, Gorbatova LN, Kashutin SL, et al. Method for obtaining xenogenic biomaterial from reindeer aorta. (In Russ.)
  11. Barker K. Phenol-Chloroform Isoamyl Alcohol (PCI) DNA Extraction. In: At the bench: a laboratory navigator. 1998. P. 284–289.
  12. Allaire E, Guettier C, Bruneval P, et al. Cell-free arterial grafts: morphologic characteristics of aortic isografts, allografts, and xenografts in rats. J Vasc Surg. 1994;19(3):446–456. doi: 10.1016/S0741-5214 (94)70071-0
  13. Tsarev SV. Fungal allergy in clinical practice. Russian Journal of Allergy. 2010;(4):11–31. EDN: MWGMGB

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Aortic fragment after treatment in 20% sodium dodecyl sulfate solution

Download (136KB)
3. Fig. 2. Photomicrographs of aorta fragment sections stained with hematoxylin/eosin obtained before (a) and after treatment with detergent (b). Magnification: ×10 objective, ×40 ocular

Download (314KB)
4. Fig. 3. Photomicrographs of aorta fragment sections stained using the Van Gieson method obtained before (a) and after treatment with detergent (b). Magnification: ×10 objective, ×40 ocular

Download (298KB)
5. Fig. 4. Photomicrographs of aorta fragment sections stained with hematoxylin/eosin obtained before (a) and after treatment with detergent (b). Magnification: ×10 objective, ×10 ocular

Download (316KB)
6. Fig. 5. Scanning electron microscopy photomicrographs of aorta fragment specimens before treatment with detergent. Magnification: ×500

Download (569KB)
7. Fig. 6. Scanning electron microscopy photomicrographs of aorta fragment specimens after treatment with detergent. Magnification: ×500

Download (608KB)
8. Fig. 7. Photomicrographs of aorta fragment sections stained using the Feulgen method obtained before (a) and after treatment with detergent (b). Magnification: ×40 objective, ×40 ocular

Download (348KB)
9. Fig. 8. Rats with xenogenic aorta-derived biomaterial obtained using the proposed technology: a — Day 3 of the experiment; b — Day 21 of the experiment

Download (206KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».