Влияние различных концентраций фибриногена на свойства фибриновой матрицы для тканевой сосудистой инженерии
- Авторы: Матвеева В.Г.1, Ханова М.Ю.1, Глушкова Т.В.1, Антонова Л.В.1
-
Учреждения:
- ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
- Выпуск: Том 29, № 1 (2021)
- Страницы: 21-34
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://journals.rcsi.science/pavlovj/article/view/34913
- DOI: https://doi.org/10.23888/PAVLOVJ202129121-34
- ID: 34913
Цитировать
Аннотация
Цель. Тестирование фибриновых матриц, содержащих 10, 20 и 30 мг/мл фибриногена (фибрин-10, фибрин-20 и фибрин-30 соответственно) на возможность их применения в тканевой сосудистой инженерии (ТСИ).
Материалы и методы. Фибриноген выделяли методом этаноловой криопреципитации и полимеризовали с помощью тромбина и раствора СаСl2. Структуру фибрина изучали сканирующей электронной микроскопией, физико-механические свойства материала тестировали на испытательной машине Zwick/Roell. Метаболическую активность эндотелиальных клеток (ЭК) на поверхности фибрина оценивали МТТ-тестом, жизнеспособность фибробластов в толще фибрина и возможность миграции – с помощью флуоресцентной и световой микроскопии. Определен процент усадки фибрина по изменению объема образцов до и после удаления влаги.
Результаты. Диаметр волокон всех образцов фибринов не различался, при этом размер пор в фибрине-30 был меньше по сравнению с фибрином-10 и фибрином-20. Подтверждена возможность миграции фибробластов в толщу фибриновой матрицы и сохранение жизнеспособности клеток от 97 до 100% на глубине 5 мм. Метаболическая активность ЭК на поверхности фибрина-20 и фибрина-30 превышала коллаген, фибронектин и фибрин-10. Все образцы фибрина дали усадку объема до 95,5-99,5%, при этом усадка фибрина-10 была самой большой. Физико-механические свойства фибрина в 10 раз уступали a. mammaria человека.
Заключение. Фибрин с концентрацией фибриногена 20 и 30 мг/мл поддерживает высокую метаболическую и пролиферативную активность ЭК на поверхности, а также высокую жизнеспособность фибробластов в толще. Доступность, простота получения и наличие ряда благоприятных свойств делают фибрин перспективным материалом для ТСИ. Однако, проблема недостаточной прочности требует дальнейших исследований.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Вера Геннадьевна Матвеева
ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
Автор, ответственный за переписку.
Email: matveeva_vg@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4146-3373
SPIN-код: 9914-3705
ResearcherId: I-9475-2017
к.м.н., с.н.с. лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины, ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
Россия, КемеровоМарьям Юрисовна Ханова
ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
Email: khanovam@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8826-9244
SPIN-код: 5923-0432
ResearcherId: AAR-7341-2020
м.н.с. лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины, ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
Россия, КемеровоТатьяна Владимировна Глушкова
ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
Email: bio.tvg@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4890-0393
SPIN-код: 3151-6002
ResearcherId: H-7659-2017
к.б.н., н.с. лаборатории новых биоматериалов отдела экспериментальной медицины, ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
Россия, КемеровоЛариса Валерьевна Антонова
ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
Email: antonova.la@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8874-0788
SPIN-код: 8634-3286
ResearcherId: I-8624-2017
д.м.н., зав. лабораторией клеточных технологий отдела экспериментальной медицины, ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
Россия, КемеровоСписок литературы
- Best C., Strouse R., Hor K., et al. Toward a patient-specific tissue engineered vascular graft // Journal of Tissue Engineering. 2018. Vol. 9. doi:10.1177/ 2041731418764709
- Антонова Л.В., Севостьянова В.В., Сейфалиан А.М., и др. Сравнительное тестирование in vitro биодеградируемых сосудистых имплантов для оценки перспективы использования в тканевой инженерии // Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2015. №4. C. 34-41.
- Ravi S., Chaikof E.L. Biomaterials for vascular tissue engineering // Regenerative Medicine. 2010. Vol. 5, №1. P. 107-120. doi: 10.2217/rme.09.77
- Park C.H., Woo K.M. Fibrin-Based Biomaterial Applications in Tissue Engineering and Regenerative Medicine. In: Noh I., editor. Biomimetic Medical Materials From Nanotechnology to 3D Bioprinting. Advances in Experimental Medicine and Biology. Seoul, South Korea: Springer Nature Singapore Pte Ltd.; 2018. Vol. 1064. P. 253-261. doi: 10.1007/978-981-13-0445-3_16
- Barsotti M.C., Magera A., Armani C., et al. Fibrin acts as biomimetic niche inducing both differentiation and stem cell marker expression of early human endothelial progenitor cells // Cell Proliferation. 2011. Vol. 44, №1. P. 33-48. doi:10.1111/ j.1365-2184.2010.00715.x
- Chiu C.L., Hecht V., Duong H., et al. Permeability of three-dimensional fibrin constructs corresponds to fibrinogen and thrombin concentrations // Bio Research Open Access. 2012. Vol. 1, №1. P. 34-40. doi: 10.1089/biores.2012.0211
- Li W., Sigley J., Pieters M., et al. Fibrin Fiber Stiffness Is Strongly Affected by Fiber Diameter, but Not by Fibrinogen Glycation // Biophysical Journal. 2016. Vol. 110, №6. P. 1400-1410. doi: 10.1016/j.bpj.2016.02.021
- Aper T., Wilhelmi M., Gebhardt C., et al. Novel method for the generation of tissue-engineered vascular grafts based on a highly compacted fibrin matrix // Acta Biomaterialia. 2016. Vol. 29. P. 21-32. doi: 10.1016/j.actbio.2015.10.012
- Матвеева В.Г., Ханова М.Ю., Великанова Е.А., и др. Возможность получения и характеристика колониеформирующих эндотелиальных клеток из периферической крови пациентов с ишемической болезнью сердца // Цитология. 2018. Т. 60, №8. C. 598-608. doi: 10.31116/tsitol.2018.08.03
- Weisel J.W., Litvinov R.I. Mechanisms of fibrin polymerization and clinical implications // Blood. 2013. Vol. 121, №10. P. 1712-1719. doi:10.1182/ blood-2012-09-306639
- Profumo A., Turci M., Damonte G., et al. Kinetics of fibrinopeptide release by thrombin as a function of CaCl2 concentration: different susceptibility of FPA and FPB and evidence for a fibrinogen isoform-specific effect at physiological Ca2+ concentration // Biochemistry. 2003. Vol. 42, №42. P. 12335-12348. doi: 10.1021/bi034411e
- Chen H., Kassab G.S. Microstructure-based biomechanics of coronary arteries in health and disease // Journal of Biomechanics. 2016. Vol. 49, №12. P. 2548-2559. doi: 10.1016/j.jbiomech.2016.03.023
- Aper T., Teebken O.E., Steinhoff G., et al. Use of a fibrin preparation in the engineering of a vascular graft model // European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 2004. Vol. 28, №3. P. 296-302. doi: 10.1016/j.ejvs.2004.05.016
- Kim D.-H., Han K., Gupta K., et al. Mechano-sensitivity of fibroblast cell shape and movement to anisotropic substratum topography gradients // Bio-materials. 2009. Vol. 30, №29. P. 5433-5444. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.06.042
- Leon-Valdivieso C.Y., Wedgwood J., Lallana E., et al. Fibroblast migration correlates with matrix softness. A study in knob-hole engineered fibrin // APL Bioengineering. 2018. Vol. 2, №3. P. 036102. doi: 10.1063/1.5022841
- Sternlicht M.D., Werb Z. How matrix metallo-proteinases regulate cell behavior // Annual Review of Cell and Developmental Biology. 2001. Vol. 17. P. 463-516. doi: 10.1146/annurev.cellbio.17.1.463
- Raeber G.P., Lutolf M.P., Hubbell J.A. Molecularly engineered PEG hydrogels: a novel model system for proteolytically mediated cell migration // Biophysical Journal. 2005. Vol. 89, №2. P. 1374-1388. doi: 10.1529/biophysj.104.050682
- Li Y., Meng H., Liu Y., et al. Fibrin Gel as an Injectable Biodegradable Scaffold and Cell Carrier for Tissue Engineering // The Scientific World Journal. 2015. Vol. 2015. P. 685690. doi:10.1155/ 2015/685690
- Moreira R., Neusser C., Kruse M., et al. Tissue-Engineered Fibrin-Based Heart Valve with Bio-Inspired Textile Reinforcement // Advanced Healthcare Materials. 2016. Vol. 5, №16. P. 2113-2121. doi: 10.1002/adhm.201600300
- Tschoeke B., Flanagan T.C., Cornelissen A., et al. Development of a composite degradable/non-degradable tissue-engineered vascular graft // Artificial Organs. 2008. Vol. 32, №10. P. 800-809. doi: 10.1111/j.1525-1594.2008.00601.x
- Flanagan T.C., Cornelissen C., Koch S., et al. The in vitro development of autologous fibrin-based tissue-engineered heart valves through optimised dynamic conditioning // Biomaterials. 2007. Vol. 28, №23. P. 3388-3397. doi: 10.1016/j.biomaterials. 2007.04.012
Дополнительные файлы
