CC BY
11
выявлены разнонаправленные количественные изменения параметров кости для неинфицированных и инфицированных дефектов. В частности, в первом случае происходил постепенный рост и структуризация костной ткани, а во втором случае наблюдалась деградация костной массы вследствие распространения инфекции. По данным микро-КТ экспериментальные материалы оказывали выраженное влияние на указанные процессы в зависимости от наличия антибактериальных агентов.
Полученные результаты подтверждают информативность используемой модели и параметров оценки методом микро-КТ для изучения терапевтического потенциала остеозамещающих материалов. Работа выполнена за счет средств субсидии, выделенной Казанскому федеральному университету для выполнения государственного задания в сфере научной деятельности (проект FZSM-2022-0020).
ПОЛУЧЕНИЕ БИОДЕГРАДИРУЕМЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПЭГ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СОВМЕСТИМОСТИ С НЕЙРОНАЛЬНЫМИ КЛЕТКАМИ
С.М. Авдокушина, М.И. Камалов, Т.И. Абдуллин, И.А. Лавров, М. Зухайб
Казанский (Приволжский) Федеральный Университет, Казань, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: нейрорегенерация, биоматериалы, биосовместимые и биодеградируемые полимеры, полиэтиленгликоль.
Травматические повреждения нервной системы широко распространены в человеческой популяции и характеризуются значительными инвалидизацией, ухудшением качества жизни пациентов, расходами на первичную терапию и реабилитацию. Эффективное восстановление структуры и функции нервных тканей после травмы требует применения комплексных терапевтических методов, важной частью которых являются биоматериалы, способные замещать тканевой дефект и стимулировать регенерацию. Перспективной структурной основой для создания подобных биоматериалов являются биосовместимые гидрофильные полимеры. Ранее нами были разработаны гидрогели на основе гидроксиэтилметакрила-та, модифицированные биоактивными олигопептидами, в качестве клеточных матриксов [1].
Целью настоящего исследования явилось создание биосовместимого гидрогеля на основе полиэтиленгли-коля (ПЭГ), обладающего пористой структурой, биоде-градируемыми свойствами и поддерживающего рост нейрональных клеток. Для решения этой задачи синтезировано производное ПЭГ — олиго(поли(этиленгликоль) фумарат) (OPF), структура которого была подтверждена методами ИК-Фурье- и ЯМР-спектроскопии. Получен ряд макропористых OPF-криогелей различного состава и исследовано их взаимодействие с клетами феохромоцито-мы крысы PC-12 и нейробластомы человека SH-SY5Y. По данным тестов на адгезию и жизнеспособность исследуемые клетки эффективно закреплялись и про-лиферировали на OPF-криогелях; введение в криогель катионного компонента существенное усиливало эти процессы (более эффективно для клеток PC-12 по сравнению с клетками SH-SY5Y). Микроскопическими методами охарактеризованы распределение и морфология клеток в OPF-криогелях.
Результаты показывают, что OPF-криогели являются перспективными матриксами для нейрональных клеток. В настоящее время проводятся работы по модификации OPF-криогелей биоактивными компонентами, стимулирующими пролиферацию и дифференцировку нейрональных клеток для их последующего тестирования в моделях ней-рорегенерации. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-74-00082 и за счет средств субсидии, выделенной Казанскому федеральному университету для выполнения государственного задания в сфере научной деятельности (проект FZSM-2022-0020).
Литература:
1. Zoughaib M., Luong D., Garifullin R., et al. Mater. Sci. Eng. C.
2021. V. 120. P. 111660.
ВИСЦЕРАЛЬНЫЕ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ПАЦИЕНТОВ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА СПОСОБСТВУЮТ НАКОПЛЕНИЮ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В ЗДОРОВЫХ АДИПОЦИТАХ
М.Ю. Агарёва1, 2, Ю.С. Стафеев2,
С.С. Мичурина1, 3, Е.С. Зубкова1, И.А. Скляник4,
Е.А. Шестакова4, А.О. Гаврилова4,
М.С. Синеокая4, Е.И. Ратнер1, М.Ю. Меньшиков1,
Е.В. Парфенова1, 3, М.В. Шестакова4
1 ФГБУ НМИЦ кардиологии им. академика
Е.И. Чазова Минздрава России, Москва, Россия
2 МИРЭА — Российский технологический университет, Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
3 МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
4 ФГБУ НМИЦ эндокринологии Минздрава России, Москва, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: мезенхимальные стволовые клетки, ади-поциты, сахарный диабет 2 типа, свободные жирные кислоты, сокультивирование, сальник.
Адипоциты являются основными клетками жировой ткани, их функция заключается в хранении энергии в виде триглицеридов и способности высвобождать ее при необходимости в виде жирных кислот и глицерина, обеспечивая тем самым другие клетки и ткани энергией. Кроме того, адипоциты являются важными эндокринными клетками, секретируемые факторы которых могут оказывать дистантное действие на другие ткани и органы. В связи с этим, целью нашей работы является изучение влияния висцеральных адипоцитов, полученных из мезенхимальных стволовых клеток (МСК) пациентов с ожирением и наличием/ отсутствием сахарного диабета 2 типа (СД2Т) на подкожные адипоциты, полученные из МСК здоровых пациентов.
Эксперимент проводили на пулированных культурах МСК подкожной жировой ткани (пМСК) здоровых пациентов и МСК висцеральной жировой ткани (вМСК) пациентов с ожирением и наличием/отсутствием СД2Т. Сокультивирование осуществляли в системе Transwell в среде с адипогенными индукторами по стандартному протоколу. Для анализа липогенеза мы инкубировали клетки с радиоактивно-меченой [М^-глюкозой с дальнейшей экстракцией и омылением липидной фракции. Включение радиоактивного углерода оценивали на счетчике бета-излучения с использованием жидкостной сцинтилляции. Экспрессию липогенных маркеров контролировали с помощью иммуноблоттинга.
В ходе работы было обнаружено, что содержание радиоактивного углерода во фракции с жирными кислотами выше при совместном адипогенезе с вМСК пациентов с ожирением и СД2Т. Анализ экспрессии липогенных маркеров показал снижение уровня рАСС-Б79 в группах при совместном адипогенезе с вМСК, что может говорить о синтезе жирных кислот de novo вне зависимости от наличия диагноза СД2Т. При этом экспрессия III комплекса дыхательной цепи снижается при совместном адипогенезе с вМСК, а экспрессия T0MM20 для всех групп одинакова, что говорит о снижении активности митохондрий после совместного адипогенеза вне зависимости от наличия СД2Т.
Таким образом, вМСК пациентов с ожирением и наличием/отсутствием СД2Т могут активировать de novo синтез жирных кислот при адипогенезе здоровых пМСК. При этом совместный адипогенез с вМСК от пациентов с СД2Т увеличивает накопление жирных кислот адипо-цитами, полученными из пМСК здоровых пациентов. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 22-15-00365.
МЕМБРАНОМИМЕТИЧЕСКИЕ ПРОТОНООБМЕННЫЕ СТРУКТУРЫ В СОСТАВЕ КОМПЛЕКСНЫХ СКАФФОЛДОВ С МЕТАСТАБИЛЬНЫМИ НАНОКАНАЛАМИ
Е.Д. Адамович1, Е.Л. Бурьянская1' 2, О.В. Градов1
1 ФИЦ ХФ РАН, Москва, Россия
2 НИТУ МИСиС, Москва, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: нафион, ионообмен, протонообменные мембраны, хемиосмос, электроосмос, наноканалы, симпорт, мембраномиметические материалы.
Общеизвестно, что нафион (PubChem ID 61889; IUPAC Name: 1,1,2,2-tetrafluoroethene;1,1,2,2-tetrafluoro-2-[1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-(1,2,2-trifluoroethenoxy)propan-2-yl]oxyethanesulfonic acid — согласно нотации Lexichem TK 2.7.0 (PubChem release 2021.05.07)) активно используется в регенеративной медицине при изготовлении скаф-фолдов [1-5]. Его использование реализуют как в виде мембран, так и в виде добавок к другим материалам, в том числе биокомпозитным системам. Ограниченность использования нафиона в имплантатах, регенеративной медицине и биосовместимых конструкциях, в целом, связана с существованием внезапно возникающих эффектов, не всегда предсказываемых, исходя из упрощенных эмпирических представлений. Большинство авторов из области биомедицины не представляет комплекса путей управления его биологической активностью, так как не владеет в достаточной мере физико-химическими критериями этой активности и навыками в области химической кибернетики, позволяющими управлять соответствующими свойствами с использованием правильно подобранных цепей и сетей взаимодействия физических / химических факторов (положительных и отрицательных обратных связей). Вместе с тем, сложность интерфейса между клетками / тканью и подобной мембраной напрямую связана с её биомем-браномиметическими свойствами, включающими в себя перенос протона, адекватно хемиосмотической модели Митчелла, и перенос воды (чему соответствует перенос протона в форме иона гидроксония). По существу, как в модели сетей каналов (или модели кластеров), так и в модели водных каналов, речь идёт о наличии систем наноразмер-ных каналов (в первом случае — порядка 1 нм, во втором случае — порядка 2,5 нм), через которые возможен перенос
ионов. То есть речь идёт не просто о мембраномиметиках, а о каналомиметиках (channel mimetic) внутри псевдо-фендлеровских мембраномиметиков. И это существенно усложняет задачу управления, переводя её на структурный уровень. Особое место в комплексных моделях занимает метастабильная динамика перколяции молекул воды через мембрану, так как при малых концентрациях воды кластеры в мембране не связаны друг с другом, а рост содержания воды приводит к их объединению в единый канал. В то же время, протонная проводимость зависит от концентрации воды и растет с её увеличением. То есть, в ряде случаев может идти речь об экзотических механизмах сим-порта через временные поры. Также возможно воспроизведение на нафионовой мембране электрогенной машинерии переноса, напоминающей механизмы действия потенциал-зависимых каналов, а также путей диффузионного электропереноса и электроосмотических механизмов (хотя несомненно и то, что при увеличении содержания воды перепад давления превалирует над диффузией в схеме, обеспечивающей электроперенос, что соответствует известным состояниям клеточного шока в стресс-физиологии). При этом, перенос заряда и транспорт воды (являющийся симпортом в комплексе с протонным переносом, численно характеризуемым «коэффициентом увлечения» — числом молекул воды, увлекаемых при переносе протонов) взаимосвязан, что позволяет, по нашим данным, моделировать свойства передачи электрофизиологических сигналов — вплоть до элементарных функций эфапсов, с учётом псевдо-мит-челловского механизма сопряжения. Дополнительно, учитывая каталитические свойства нафиона, предлагается интегрировать на подобных интерфейсах биомиметический катализ с процессами переноса.
Нами предлагается комплексная схема для управления свойствами нафионовых мембран и ряда подобных мембраномиметических структур непосредственно в теле реципиента, чему соответствует использование собственных свойств биологических жидкостей сред организма и инфузионных сред. В качестве одного из элементов контроля предлагается использование диэлектрической или импедансной спектроскопии (EIS) с контролем эквивалентных схем, по отношению к референсной базе данных («норме реакции»). Также предлагается метод ESEM для контроля морфологической / морфодинамической стабильности биологических мембран, находящихся на интерфейсе с нафионовыми мембранами, и нафионовых мембран в условиях среды, воспроизводящих биологические, для контроля комплекса процессов реакции, вплоть до изменения конфигурации пор / каналов на интерфейсе. Контроль может осуществляться в реальном времени с использованием библиотек, обеспечивающих двумерное преобразование Фурье изображения c электронного микроскопа in situ, либо после записи микрофотографий / видеопотока в память ЭВМ для корреляционно-спектрального анализа в целях сравнения с референсными изображениями из базы данных по 2D FFT-спектрам.
Литература:
1. Liu В., Sha X. Chinese Journal of Tissue Engineering Research.
2011. V. 15. № . 47. P. 8809.
2. Yoon O.J., Kim C.H., Sohn I.Y., Lee N.E. Sensors and Actuators
B: Chemical. 2013. V. 188. P. 454.
3. Liu B.J., Ma L.N., Su J., Jing W.W., Wei M.J., Sha X.Z. Journal of Biomedical Materials Research. Part A. 2014. V. 102. № . 6. P. 2055.
4. Imani S., Zagari Z., Rezaei Zarchi S., Jorjani M., Nasri S. Artificial
Cells, Nanomedicine, and Biotechnology. 2016. V. 44. № . 1. P.
144.
5. Guzzo S., Carli S., Pavan B., Lunghi A., Murgia M., Bianchi M.
Nanomaterials. 2021. V. 11. № . 8. P. 2022.
