Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка инновационных биосовместимых матриксов на основе полимерных ультраволокнистых материалов, перспективных для протезирования трахеи с использованием клеточных технологий

Докладчик: Киселевский Михаил Валентинович

Должность: руководитель лаборатории клеточного иммунитета, заведющий лабораторией

Цель проекта:
Создание биоимплантатов полых органов с использованием методов тканевой инженении Разработка инновационных биосовместимых матриксов на основе полимерных ультраволокнистых материалов, перспективных для протезирования трахеи с использованием клеточных технологий

Основные планируемые результаты проекта:
Для получения матрикса трахеи была создана уникальная однокапиллярная лабораторная установка позволяющая создать конструкцию изполимерного ультраволокнистого полимерного материала, армированного полиуретановыми полукольцами, что позволиляет воспроизвести механические свойства нативной трахеи. Полученные матриксы по своим физико-механическим свойствам существенно не отличались от нативной трахеии, обладали цитокондуктивными свойствами и не вызывали признаков отторжения у мышей при гетеротопной трансплантации.
Планируется создание биосовместимого матрикса трахеи, заселяемого мультипотентными мезенхимальными клетками реципиента для замещения дефектов трахеи у пациентов и животных с поражением значительных участков трахеи, способствующего восстановления целостности дыхательных путей с формированием слизистой оболочки без дополнительного стентирования замещенного участка.
Для получения матриксов трахеи использован оригинальный подход с применением метода электроспиннинга и термопрессования, позволяющий получить полимерную конструкцию, армированную полукольцами, воспроизвоящую конфигуративные и механические свойства нативной трахеи. Инертность материала обеспечивает его биосовместимость, а нетканная структура способствует проникновенною клеток в полимерную структуру матрикса и его интеграцию в ткани реципиента.
Существует много подходов для создания матрикса трахеи с использованием природных и синтетических материалов, в том числе конструкций на основе полиуретана, однако «золотой стандарт» матрикса трахеи, который может быть рекомендован в клиническую практику, не найден.
Предлагаемые способ получения матрикса трахеи на основе биосовместимых и цитокондукцивных ультраволокнистых полимерных материалов армированных полукольцами представляется перспективным для создании биоимплантатов трахеи. Для оценки функциональности матриксов трахей, заселенных мезенхимальными мультипотентными клетками будет проведены исследования на крупных лабораторных животных в условиях гетеротопной и ортотопической трансплантации. Риски могут быть связаны с возможность несостоятельности анастомозов нативной трахеи и разрабатываемого матрикса, что может потребовать дополнительного этапа префабрикации матрикса трахеи в условиях гетеротопной трансплантации.



Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Областью применения разрабатываемых матриксов трахеи является клиническая медицина, в частности онкология, травматология и общая хирургия, а также клиническая ветеринария. Создание биосовместимого матрикса трахеи позволить решить важную социальную задачу замещения дефектов трахеи у онкологических больных, пациентов с травами верхних дыхательных путей и врожденными аномалиями трахеи, у которых в настоящее время отсутствуют возможности радикального лечения.
Практическое внедрение матрикса трахеи в клиническую медицину и ветеринарию потребует проведения доклинических исследований и организации производства матриксов трахеи в условиях GMP. Должны быть созданы несколько вариантов матриксов, соответствующих основным размерам и конфигурациям трахеи детей и взрослых, которые должны поступать в клинику в стерильных упаковках. Матриксы трахеи могут быть использованы в специализированных медицинских научных центрах, больницах и частных клиниках, а также в ветеринарной практике.
Разрабатываемые технологии могут стать стимулом для развития инновационных подходов к созданию протезов полых органов на основе биосовместимых полимерных матриксов , заселенных мезенхимальными плюрипотентными клетками реципиента. Это направление может потребовать создания специализированных производственных мощностей. Создание матриксов трахеи может быть предметом международного сотрудничества с научными группами, работающими в данной области

Текущие результаты проекта:
На основании анализа основных публикаций и патентов составлен обзор литературы, описывающий существующие современные биосовместимые матриксы трахеи и других полых органов, а также биосовместимые материалы
для их изготовления. Накопленные данные свидетельствуют о том, что «золотой стандарт» матрикса трахеи, который может быть рекомендован в клиническую практику, не найден, что свидетельствует об актуальности
данного исследования. Ретроспективный поиска по патентной информации подтвердил приоритетность выбранного направления. Проведена разработка методических подходов к созданию матрикса трахеи и осуществляется разработка проекта лабораторного технологического регламента «Получение матриксов на основе полимерных ультраволокнистых материалов, перспективных для создания биоимплантата трахеи на лабораторной установке». С использованием уникальной однокапиллярной лабораторной установки методом электроспиннинга и термопрессования была создана новая конструкция матрикса, воспроизводящего структурные и механические свойства нативной трахеи из нетканого материала, армированного полиуретановыми полукольцами. Было получено 16 образцов матриксов трахеи с линейным, которые по своим линейным и конфигуративным характеристикам полностью отвечали заявленным требованиям. Разработана Программа и методики экспериментальных исследований, на основании которой проведены исследования биосовместимости матриксов трахеи in vitro и in vivo, а также оценка физико-механические свойства образцов. В опытах in vitro было установлено отсутствие статистически достоверных индуцированного гемолиза и цитотоксичности для иммунокомпетентных клеток млекопитающих после контакта с образцами матрикса (p<< 0,05). Образцы матриксов обладали цитокондуктивностью, поскольку наблюдалась усиленная адгезия мезенхимальных стромальных клеток млекопитающих и колонизация ими внутренней и наружной поверхностей образцов матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов. Опыты in vivo проводились на лабораторных линейных мышах, которымподкожно имплантировали по 1 образцу матриксов трахеи. На основании мониторинга общеклинического состояния животных и данных компьютерной томографии области трансплантации сделан вывод об отсутствии признаков отторжения имплантатов. Полученные данные соответствуют техническим требованиям и свидетельствуют о целесообразности продолжения работ по проекту.