Бактериостатические эффекты лиофилизатов бесклеточных матрикса и гидрогеля из пуповины человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Исследованы бактериостатические эффекты матриксов и гидрогелей из пуповины человека. Известно, что использование биомиметиков на основе внеклеточного матрикса внеэмбриональных органов, в том числе пуповины человека, перспективно для нужд регенеративной медицины и тканевой инженерии. Бесклеточные продукты из внеклеточного матрикса разных органов и тканей человека устойчивы к преднамеренному бактериальному заражению. Два бесклеточных матрикса, изготовленных с использованием разных протоколов децеллюляризации пуповины человека, и два гидрогеля на их основе были оценены на предмет наличия бактериостатических свойств. Описаны два клинических случая применения лиофилизатов гидрогеля из пуповины. Исследован состав бесклеточных матриксов и гидрогелей из пуповины человека с помощью биохимических методик анализа. Чувствительность Staphylococcus aureus и Escherichia coli к матриксам и гидрогелям из пуповины оценивали, используя культуральные методики, также исследована метаболическая активность бактерий. Заметим, что бесклеточные матриксы и гидрогели из пуповины человека состоят из коллагенов и содержат белки и гликозаминогликаны. Обнаружено достоверное бактериостатическое действие гидрогелей в отношении Escherichia coli в течение первых 16 ч инкубации, независимо от вида детергента, использованного для их приготовления. Матриксы не показали бактериостатического эффекта, что позволяет предположить, что именно гидролиз структурных компонентов способствует высвобождению веществ с бактериостатической активностью. Эффект обусловлен, предположительно, влиянием на уровень метаболической активности микроорганизмов. Применение порошкообразного лиофилизата гидрогеля из пуповины человека в качестве дополнения к аутодермотрансплантату при лечении инфицированных глубоких ран у двух пациентов-добровольцев способствовало заживлению без инфицирования. В целом применение лиофилизатов гидрогеля из бесклеточной пуповины человека в качестве дополнительного лечения позволяет обеспечить приживление кожных аутотрансплантатов и создает условия для заживления обширных глубоких, склонных к инфицированию, ран.

Об авторах

Альбина Александровна Кондратенко

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0002-8511-5864
SPIN-код: 1668-3497

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Владимир Евгеньевич Чернов

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0002-2440-3782
SPIN-код: 8315-1161

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Викторович Товпеко

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0003-0286-3056
SPIN-код: 3698-4656

младший научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Даниил Александрович Волов

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0003-1493-7622
SPIN-код: 1797-6654

врач-травматолог

Россия, Санкт-Петербург

Николай Викторович Белый

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0002-9370-8678
SPIN-код: 8676-3186

младший научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Алексеевич Земляной

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0003-4716-809X
SPIN-код: 3871-7531

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Лидия Ивановна Калюжная

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0001-6698-4872
SPIN-код: 1348-3306

д-р мед. наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Басок Ю.Б., Кондратенко А.А., Калюжная Л.И., и др. Децеллюляризованная строма пуповины в тканевой инженерии и регенеративной медицине: систематический обзор // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2023. Т. 25, № 2. С. 82–98. EDN: NBDKJU doi: 10.15825/1995-1191-2023-2-82-98
  2. Dubus M., Scomazzon L., Chevrier J., et al. Antibacterial and immunomodulatory properties of acellular Wharton’s Jelly matrix // Biomedicines. 2022. Vol. 10, N 2. Р. 227. doi: 10.3390/biomedicines10020227
  3. Dubus M., Scomazzon L., Chevrier J., et al. Decellularization of Wharton’s jelly increases its bioactivity and antibacterial properties // Front Bioeng Biotechnol. 2022. Vol. 10. Р. 828424. doi: 10.3389/fbioe.2022.828424
  4. Ramzan F., Ekram S., Frazier T., et al. Decellularized human umbilical tissue derived hydrogels promote proliferation and chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells // Bioengineering. 2022. Vol. 9, N 6. Р. 239. doi: 10.3390/bioengineering9060239
  5. Gupta A., El-Amin S.F., Levy H.J., et al. Umbilical cord-derived Wharton’s jelly for regenerative medicine applications // J Orthop Surg Res. 2020. Vol. 15, N 1. Р. 49. doi: 10.1186/s13018-020-1553-7
  6. Ramuta T.Ž., Tratnjek L., Janev A., et al. The antibacterial activity of human amniotic membrane against multidrug-resistant bacteria associated with urinary tract infections: new insights from normal and cancerous urothelial models // Biomedicines. 2021. Vol. 9, N 2. Р. 218. doi: 10.3390/biomedicines9020218
  7. Yadav M.K., Go Y.Y., Kim S.H., et al. Antimicrobial and antibiofilm effects of human amniotic/chorionic membrane extract on Streptococcus pneumonia // Front Microbiol. 2017. Vol. 8. Р. 1948. doi: 10.3389/fmicb.2017.01948
  8. Mao Y., Singh-Varma A., Hoffman T., et al. The effect of cryopreserved human placental tissues on biofilm formation of wound-associated pathogens // J Funct Biomater. 2018. Vol. 9, N 1. Р. 3. doi: 10.3390/jfb9010003
  9. Brennan E.P., Reing J., Chew D., et al. Antibacterial activity within degradation products of biological scaffolds composed of extracellular matrix // Tissue Eng. 2006. Vol. 12, N 10. Р. 2949–2955. doi: 10.1089/ten.2006.12.2949
  10. Sarikaya A., Record R., Wu C.C., et al. Antimicrobial activity associated with extracellular matrices // Tissue Eng. 2002. Vol. 8, N 1. Р. 63–71. doi: 10.1089/107632702753503063
  11. Silini A.R., Ramuta T.Ž., Pires A.S., et al. Methods and criteria for validating the multimodal functions of perinatal derivatives when used in oncological and antimicrobial applications // Front Bioeng Biotechnol. 2022. Vol. 10. Р. 958669. doi: 10.3389/fbioe.2022.958669
  12. Товпеко Д.В., Кондратенко А.А., Калюжная Л.И., и др. Биотехнологический бесклеточный неиммуногенный продукт сохраняет основные регенеративные структурные компоненты пуповины человека // Биотехнология. 2023. Т. 39, № 1. С. 49–59. EDN: PVPMQO doi: 10.56304/S0234275823010118
  13. Capella-Monsonis H., Coentro J., Graceffa V., et al. An experimental toolbox for characterization of mammalian collagen type I in biological specimens // Nat Prot. 2018. Vol. 13, N 3. P. 507–529. doi: 10.1038/nprot.2017.117
  14. Wang C., Li G., Cui K., et al. Sulfated glycosaminoglycans in decellularized placenta matrix as critical regulators for cutaneous wound healing // Acta Biomater. 2021. Vol. 22. P. 199–210. doi: 10.1016/j.actbio.2020.12.055
  15. Ersanli C. Tzora A., Skoufos I., et al. Recent advances in collagen antimicrobial biomaterials for tissue engineering applications: a review // Int J Mol Sci. 2023. Vol. 24, N 9. Р. 7808. doi: 10.3390/ijms24097808

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема изготовления и внешний вид матриксов и гидрогелей из пуповины человека

Скачать (488KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Электрофорез в геле агарозы: a, d, h — ДНК-маркер молекулярного веса; b — матрикс SDS; c — матрикс NaOH; e — нативная пуповина; f — гидрогель SDS; g — гидрогель NaOH

Скачать (241KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием лиофилизатов нативной пуповины, а также матриксов и гидрогелей, изготовленных по разным технологиям

Скачать (458KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Электрофорез образцов в полиакриламидном геле: a — маркер молекулярного веса белка; b — нативная пуповина; c — матрикс SDS; d — матрикс NaOH; e — гидрогель SDS; f — гидрогель NaOH

Скачать (231KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Динамика культивирования Escherichia coli КS-507 в присутствие бесклеточных матриксов и гидрогелей из пуповины человека и в контроле (M ± SD)

Скачать (378KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Динамика культивирования Staphylococcus aureus в присутствии бесклеточных матриксов и гидрогелей из пуповины человека и в контроле (M ± SD)

Скачать (363KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Внешний вид осколочного слепого ранения верхней трети голени с обширным дефектом мягких тканей и переломами: а — 16-е сутки после ранения; b — мышечно-кожная пластика и бесклеточный матрикс из пуповины человека в ране на 30-е сутки после ранения; с — внешний вид дефекта спустя два месяца после ранения с установкой аппарата Илизарова; d — внешний вид дефекта спустя 15 месяцев после ранения

Скачать (576KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Ранение правой голени и стопы с дефектом мягких тканей нижней трети голени и оскольчатыми переломами: а — внешний вид раны (20 × 8 см) нижней трети правой голени после хирургических обработок; b — 25-е сутки после ранения, суральный лоскут на сосудистой ножке фиксирован к зоне дефекта; с — 38-е сутки после ранения, повторная аутопластика свободными расщепленными кожными трансплантатами. Поверх трансплантатов применен измельченный лиофилизированный гидрогель из бесклеточной пуповины человека; d — внешний вид зоны дефекта на 80-е сутки после ранения

Скачать (435KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии 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».