Оценка влияния клеточнозаселенных имплантатов на основе поликапролактона на регенеративные процессы в области костного дефекта челюсти кролика

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Обоснование. В современной регенеративной медицине важное место принадлежит разработке индивидуальных биомедицинских клеточных продуктов для замещения дефектов костной ткани. Такие препараты состоят из клеточного компонента, каркаса (скаффолда) для удержания клеток и поддержания опорной функции кости и вспомогательных компонентов. Эксперименты in vitro не позволяют оценить влияние конструкций на регенерацию костной ткани, а также на системную реакцию организма реципиента

Цель. Определить результат имплантации в область костных дефектов челюстей кроликов скаффолдов на основе поликапролактона, гидроксиапатита и стволовых клеток пульпы зуба.

Методы. Для проведения исследования были выбраны кролики породы советская (русская) шиншилла (n=10), выведенные в условиях вивария, массой 3,5–4,5 кг и возрастом 1–1,5 лет. Всем животным были удалены 4 зуба (всего 40 зубов), животные были разделены на 5 групп. Оценку результатов восстановления проводили через 4 мес. В ходе исследования оценивали отличия в степени и скорости заживления области дефекта, для этого проводили патоморфологическое исследование областей установки имплантатов, оценивали степень фиброза, воспаления, выраженность ремоделирования костной ткани в окрашенных гематоксилином и эозином препаратах, а также характер распределения имплантированных клеток, меченых наночастицами оксида железа, с помощью окраски по Перлсу.

Результаты. В области установки имплантата cкаффолды (как с клетками, так и без) ускоряют процесс ремоделирования костного дефекта и фиброза, без образования грубых рубцов. Наилучшее соотношение показателей, а именно минимальное воспаление, максимальную стадию ремоделирования костной ткани и зрелость соединительной ткани в области имплантации наблюдали у группы, которой устанавливали скаффолд из поликапролактона с медным напылением, заселенный стволовыми клетками пульпы зуба.

Заключение. Полученные данные подтверждают перспективность данного подхода для разработки биоинженерных конструкций для восстановления костных дефектов.

Об авторах

Юлия Андреевна Домбровская

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Автор, ответственный за переписку.
Email: yuliya.dombrovskaya@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7715-1008
SPIN-код: 5551-8789

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Натэлла Иосифовна Енукашвили

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: Natella.Enukashvili@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5971-7917
SPIN-код: 8161-3663

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Глеб Евгеньевич Дубиненко

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: dubinenko@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0001-9466-469X
SPIN-код: 7129-6548
Россия, Томск

Сергей Иванович Твердохлебов

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: tverd@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2242-6358
SPIN-код: 9005-9207

канд. физ.-мат. наук

Россия, Томск

Елизавета Артемовна Румянцева

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: lizarum2102@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-8118-0143
SPIN-код: 3835-5803
Россия, Санкт-Петербург

Арсалан Доржиевич Бадараев

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: adb6@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2800-7565
SPIN-код: 7096-2340

канд. техн. наук

Россия, Томск

Варвара Владимировна Багаева

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: bagvar@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-5104-2872
SPIN-код: 7510-6930
Россия, Санкт-Петербург

Ольга Николаевна Кравец

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: Olga.Kravetc@szgmu.ru
ORCID iD: 0009-0008-3252-0605
SPIN-код: 4278-7900

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Антон Анатольевич Саханов

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: anton.sakhanov@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4217-6330
SPIN-код: 8595-3308

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Олеся Юрьевна Досаева

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: Olesya.dosaeva.99@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-6508-9518
Россия, Санкт-Петербург

Сефият Энверовна Букарова

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: Sofiya.bukarova@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-1016-9306
Россия, Санкт-Петербург

Михаил Иванович Котов

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: drmikhailkotov@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-6655-6181
SPIN-код: 5483-9025
Россия, Санкт-Петербург

Наталья Юрьевна Семенова

Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова; Российский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологии Федерального медико-биологического агентства

Email: semenova@mlc-lab.ru
ORCID iD: 0000-0003-4069-0678
SPIN-код: 3566-4723

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Юрий Алексеевич Новосад

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера

Email: novosad.yur@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6150-374X
SPIN-код: 3001-1467
Россия, Санкт-Петербург

Платон Андреевич Сафонов

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера

Email: safo165@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-7554-1292
SPIN-код: 6088-1297

MD

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Валентинович Виссарионов

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера

Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048
SPIN-код: 7125-4930

д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН

Россия, Санкт-Петербург

Михаил Георгиевич Семенов

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: mikhail.semenov@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1295-1554
SPIN-код: 2603-1085

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Алексей Викторович Силин

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: a.silin@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3533-5615
SPIN-код: 4956-6941

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Neizberg DM, Silina ES, Pachkoria MG. Application of barrier membranes made of acellular collagen matrix for alveolar ridge reconstruction with guided tissue regeneration method. Medical Alphabet. 2019;3(23):24–29. doi: 10.33667/2078-5631-2019-3-23(398)-24-29 EDN: QCKQHK
  2. Ashammakhi N, Ahadian S, Xu C, et al. Bioinks and bioprinting technologies to make heterogeneous and biomimetic tissue constructs. Mater Today Bio. 2019;1:100008. doi: 10.1016/j.mtbio.2019.100008 EDN: ACAMKF
  3. Chamieh F, Collignon AM, Coyac BR, et al. Accelerated craniofacial bone regeneration through dense collagen gel scaffolds seeded with dental pulp stem cells. Sci Rep. 2016;6:38814. doi: 10.1038/srep38814
  4. Ebrahimi M, Botelho M. Adult stem cells of orofacial origin: current knowledge and limitation and future trend in regenerative medicine. Tissue Eng Regen Med. 2017;14(6):719–733. doi: 10.1007/s13770-017-0078-6 EDN: YDUIQH
  5. Zhang Q, Wu W, Qian C, et al. Advanced biomaterials for repairing and reconstruction of mandibular defects. Mater Sci Eng C. 2019;103:109858. doi: 10.1016/j.msec.2019.109858 EDN: RNHEUT
  6. Filippi M, Born G, Chaaban M, Scherberich A. Natural polymeric scaffolds in bone regeneration. Front Bioeng Biotechnol. 2020;8:474. doi: 10.3389/fbioe.2020.00474 EDN: ERHINQ
  7. Sadilina SV. Justification of various methods of bone grafting of the alveolar process of the upper jaw and the alveolar part of the lower jaw in preparation for dental prosthetics. [dissertation abstract]. Saint Petersburg: S.M. Kirov Military Medical Academy; 2019. 26 p. (In Russ.)
  8. Lobov A, Malashicheva A. Osteogenic differentiation: a universal cell program of heterogeneous mesenchymal cells or a similar extracellular matrix mineralizing phenotype? Biol Commun. 2022;67(1):32–48. doi: 10.21638/spbu03.2022.104 EDN: TODZPR
  9. Varshney S, Dwivedi A, Pandey V. Efficacy of autologous stem cells for bone regeneration during endosseous dental implants insertion - A systematic review of human studies. J Oral Biol Craniofacial Res. 2020;10(4):347–355. doi: 10.1016/j.jobcr.2020.06.007 EDN: TWIZCY
  10. Grimm WD, Dannan A, Giesenhagen B, et al. Translational research: palatal-derived ecto-mesenchymal stem cells from human palate: a new hope for alveolar bone and cranio-facial bone reconstruction. Int J Stem Cells. 2014;7(1):23–29. doi: 10.15283/ijsc.2014.7.1.23 EDN: SGLDFV
  11. Kotova AV, Lobov AA, Dombrovskaya JA, et al. Comparative analysis of dental pulp and periodontal stem cells: Differences in morphology, functionality, osteogenic differentiation and proteome. Biomedicines. 2021;9(11):1606. doi: 10.3390/biomedicines9111606 EDN: OEKIRF
  12. Lobov A, Kuchur P, Khizhina A, et al. Mesenchymal cells retain the specificity of embryonal origin during osteogenic differentiation. Stem Cells. 2023;42(1):76–89. doi: 10.1093/stmcls/sxad081 EDN: WEHYQU
  13. Baldión PA, Velandia-Romero ML, Castellanos JE. Odontoblast-like cells differentiated from dental pulp stem cells retain their phenotype after subcultivation. Int J Cell Biol. 2018;2018(1):6853189. doi: 10.1155/2018/6853189
  14. Dombrovskaya YA, Enukashvily NI, Kotova AV, et al. Fibrin scaffolds containing dental pulp stem cells for the repair of periodontal bone defects. Transl Med. 2020;7(1):59–69. doi: 10.18705/2311-4495-2020-7-1-59-69 EDN: UKQGFU
  15. Sharpe PT. Dental mesenchymal stem cells. Development. 2016;143(13):2273–2280. doi: 10.1242/dev.134189 EDN: WQEXLX
  16. Abdolahinia ED, Khatibi SMH, Sharifi S, Dizaj SM. Dental tissue engineering by neural differentiation of dental stem cells and nano-systems: A review. Open Dent J. 2023;17(1). doi: 10.2174/0118742106252539230920071742 EDN: LXKZCJ
  17. Enukashvily NI, Dombrovskaya JA, Kotova AV, et al. Fibrin glue implants seeded with dental pulp and periodontal ligament stem cells for the repair of periodontal bone defects: A preclinical study. Bioengineering. 2021;8(6):75. doi: 10.3390/bioengineering8060075 EDN: OBNQIG
  18. Ramezanifard R, Seyedjafari E, Ardeshirylajimi A, Soleimani M. Biomimetic scaffolds containing nanofibers coated with willemite nanoparticles for improvement of stem cell osteogenesis. Mater Sci Eng C. 2016;62:398–406. doi: 10.1016/j.msec.2016.01.089 EDN: YEIZJL
  19. Mishanin AI, Panina AN, Bolbasov EN, et al. Biocompatibility of electrospinning polycaprolactone, polylactic acid, their blends and copolymers scaffolds in in vitro tests if mesenchyme stem cells. Transl Med. 2021;8(5):38–49. doi: 10.18705/2311-4495-2021-8-5-38-49 EDN: EYGHLM
  20. Yaseri R, Fadaie M, Mirzaei E, et al. Surface modification of polycaprolactone nanofibers through hydrolysis and aminolysis: a comparative study on structural characteristics, mechanical properties, and cellular performance. Sci Rep. 2023;13(1):9434. doi: 10.1038/s41598-023-36563-w EDN: VYASTF
  21. Paim A, Braghirolli DI, Cardozo NSM, et al. Human dental pulp stem cell adhesion and detachment in polycaprolactone electrospun scaffolds under direct perfusion. Brazilian J Med Biol Res. 2018;51(5):e6754. doi: 10.1590/1414-431x20186754
  22. Yudintseva NM, Nashchekina YA, Shevtsov MA, et al. Small-diameter vessels reconstruction using cell tissue-engineering graft based on the polycaprolactone. Cell and Tissue Biology. 2021;63(3):281–291. doi: 10.31857/S0041377121030111 EDN: PMGNLY
  23. Yan Q, Dong H, Su J, et al. A review of 3d printing technology for medical applications. Engineering. 2018;4(5):729–742. doi: 10.1016/j.eng.2018.07.021
  24. Oktavia Ningrum E, Safari Azhar I, Ciptonugroho W, et al. A polycaprolactone-hydroxyapatite (PCL/HAp) scaffold, prepared from blue crab shell (Portunus Pelagicus) waste, for bone substitution applications. ChemistrySelect. 2024;9(24):e202303971. doi: 10.1002/slct.202303971 EDN: BAIVOG
  25. Wang FZ, Liu S, Gao M, et al. 3D-printed polycaprolactone/hydroxyapatite bionic scaffold for bone regeneration. Polymers (Basel). 2025;17(7):858. doi: 10.3390/polym17070858 EDN: RXBNWL
  26. Nimiritsky PP, Sagaradze GD, Efimenko AY, et al. The stem cell niche. Cell and Tissue Biology. 2018;60(8):575–586. doi: 10.31116/tsitol.2018.08.01 EDN: XZJBED
  27. Sych LS, Reade PC. Heterochrony of tooth root initiation in rabbits. J Evol Biochem Physiol. 1990;3(3-4):283–293. doi: 10.1046/j.1420-9101.1990.3030283.x EDN: BBVQAN
  28. Capello V. Rabbit and Rodent Dentistry. 2005. 276 p.
  29. Bocharov VS, Dubinenko GE, Popkov DA, et al. Solvent/non-solvent treatment as a method for surface coating of poly(ε-caprolactone) 3D-printed scaffolds with hydroxyapatite. Genij Ortop. 2023;29(6):585–590. doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-6-585-590 EDN: NGDFNX
  30. Alksne M, Kalvaityte M, Simoliunas E, et al. In vitro comparison of 3D printed polylactic acid/hydroxyapatite and polylactic acid/bioglass composite scaffolds: Insights into materials for bone regeneration. J Mech Behav Biomed Mater. 2020;104:103641. doi: 10.1016/j.jmbbm.2020.103641 EDN: DZWAZP
  31. Prikhodko EM, Supilnikova OV, Maslennikova IV, et al. Creation of a cell culture bank: experience of the Pokrovsky Cell Technology Center. Cardiovasc Ther Prev. 2024;23(11):97–107. doi: 10.15829/1728-8800-2024-4173 EDN: KVZRMX
  32. Koung Ngeun S, Shimizu M, Kaneda M. Characterization of rabbit mesenchymal stem/stromal cells after cryopreservation. Biology (Basel). 2023;12(10):1312. doi: 10.3390/biology12101312 EDN: DJVVHM
  33. Enukashvily NI, Kotkas IE, Bogolyubov DS, et al. Detection of cells containing internalized multidomain magnetic iron (II, III) oxide nanoparticles using the magnetic resonance imaging method. Tech Phys. 2020;65(9):1360–1369. doi: 10.1134/S1063784220090145 EDN: OCCGVS
  34. Dias JR, Sousa A, Augusto A, et al. Electrospun Polycaprolactone (PCL) degradation: an in vitro and in vivo study. Polymers (Basel). 2022;14(16):1–15. doi: 10.3390/polym14163397 EDN: ULKOXY
  35. Kim JH, Park CH, Perez RA, et al. Advanced biomatrix designs for regenerative therapy of periodontal tissues. J Dent Res. 2014;93(12):1203–1211. doi: 10.1177/0022034514540682 EDN: UOOLOL
  36. Ramona MD, Diana H, Monica V, Minodora D. Influence of scaffold structure and biomimetic properties on adipose stem cell homing in personalized reconstructive medicine. Biomimetics. 2025:10(7):438. doi: 10.3390/biomimetics10070438
  37. Dombrovskaya YA, Enukashvily NI, Silin AV. Regenerative bioengineering methods and additive technologies in dentistry. Politekh-Press; 2024. 101 p. EDN: KSIHDG
  38. Zeng WY, Ning Y, Huang X. Advanced technologies in periodontal tissue regeneration based on stem cells: Current status and future perspectives. J Dent Sci. 2021;16(1):501–507. doi: 10.1016/j.jds.2020.07.008 EDN: BSUSDP
  39. Díaz E, Sandonis I, Valle MB. In vitro degradation of poly(caprolactone)/nHA composites. J Nanomater. 2014;2014(1):802435. doi: 10.1155/2014/802435
  40. Hannink G, Arts JJC. Bioresorbability, porosity and mechanical strength of bone substitutes: What is optimal for bone regeneration? Injury. 2011;42(S2):S22–S25. doi: 10.1016/j.injury.2011.06.008
  41. Li S, Meng L, Zhu Y, et al. Copper ion-loaded surface charge-convertible coatings on implant: Antibacterial and tunable cell adhesion properties. Chem Eng J. 2023;478:147439. doi: 10.1016/j.cej.2023.147439 EDN: OUBDYL
  42. Le Blanc K, Tammik C, Rosendahl K, et al. HLA expression and immunologic properties of differentiated and undifferentiated mesenchymal stem cells. Exp Hematol. 2003;31(10):890–896. doi: 10.1016/s0301-472x(03)00110-3
  43. Rawat S, Srivastava P, Mohanty S, et al. A comparative study on immunomodulatory potential of tissue specific hMSCs: Role of HLA-G. IOSR J Dent Med Sci. 2018;17(6):32–40. doi: 10.9790/0853-1706143240

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2025


 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).