Регистрация / Вход
Прислать материал

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

Номер контракта: 14.604.21.0023

Руководитель: Киселевский Михаил Валентинович

Должность: руководитель лаборатории клеточного иммунитета

Организация: федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
трансплантация трахеи, биоимплантат, полимерный матрикс, биосовместимость, иммуногенность.

Цель проекта:
1.1 Создание научно-технического задела для разработки эффективных, экологически безопасной и конкурентоспособной технологии получения новых биосовместимых матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов для заселения клетками реципиента, обеспечивающих создание новой высококонкурентной продукции медицинского назначения. 1.2 Создание научно-технического задела для разработки и получения образцов матриксов трахеи с целью применения их в качестве скаффолда для создания биоимплантата трахеи. 1.3 Разработка новых материалов для создания биоимпланта трахеи с использованием клеточных технологий. 1.4 Получение значимых научных результатов, позволяющих переходить к созданию новых видов матриксов трахеи для замещения дефектов данного органа, обеспечивающих экспортный потенциал и замещение импорта.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Отчет о ПНИ;
Экспериментальные образцы матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов, полученных по технологии электроспининга (не менее 10 образцов).
2 Протоколы in vitro и in vivo исследования свойств экспериментальных образцов матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов, в том числе:
1) физико-механические свойства экспериментальных матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов в том числе, в сравнении с нативной трахеей:
- испытание на растяжение;
- испытание на однократное сжатие (кольцевая жесткость при вертикальном изменении внутреннего диаметра);
- испытание на боковой изгиб и предел деформации;
- испытание на многократное сжатие.
2) биологические свойства и биологическое действие матриксов, в том числе:
- in vitro – цитотоксичность, цитокондуктивность (способность матрикса колонизироваться МСК), индуцированный гемолиз;
- in vivo – наличие и интенсивность местных и системных реакций воспаления и/или отторжения;
- степень колонизации матрикса трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов клетками реципиента при трансплантации;
- сохранение целостности и просвета матрикса трахеи после ортотопической трансплантации методом трахеоскопии, рентгенографии и компьютерной томографии;
- оценка процесса эпителизации и васкуляризации матрикса;
- оценка функционального состояния животных после ортотопической трансплантации матрикса трахеи (в том числе, функции внешнего дыхания и показателей кровообращения);
- параметры иммунного статуса животных реципиентов (включая определение иммунофенотипа лейкоцитов после трансплантации матриксов трахеи животным);
- биохимические показатели животных после трансплантации матрикса трахеи;
- морфологические изменения матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов после гетеротопной и ортотопической трансплантации животным;
- оценка деконтаминации микрофлорой на основании микробиологических исследований.
2. Лабораторный технологический регламент получения матриксов на основе полимерных ультраволокнистых материалов, перспективных для создания биоимплантата трахеи;
4 При выполнении ПНИ должна быть создана следующая научно-техническая продукция:
5 Проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка опытно-промышленной технологии производства матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов»
6. Проект Плана доклинических исследований.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемый матрикс трахеи на основе ультраволокнистого нетканого полимерного материала (фторопласта), способного заселяться клетками реципиента получают с использованием инновационный метода 3D прототипирования . Для создания каркасности матрикс армирован полиуретановыми полукольцами и по своим конфигуративным и механическим свойствам приближается к нативной трахеи. Разрабатываемые матриксы трахеи должны найти применение в клинической медицине и ветеринарии для замещения дефектов трахеи при онкологических заболеваниях, травмах и врожденных аномалиях данного органа. В настоящее время в мировой практике отсутствуют рекомендованные для клинической практики протезы трахеи. за рубежом ведутся разработки различных вариантов синтетических матриксов трахеи, однако их клиническая эффективность не доказана.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Полученные результаты могут быть основой для организации производства протезов трахеи на лицензируемых производствах, после проведения доклинических исследований перспективных матриксов трахеи.
Индустриальный партнер планирует  ООО «Инновационные химические технологии» использовать  полученные в результате выполнения проекта результаты для коммерционализации продукции медицинского назначения – синтетических матриксов для создания биоимплантатов трахеи.
Разрабатываемые методические подходы для конструирования матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов для заселения клетками реципиента и комплекс методов оценки их биосовместимости могут быть использованы для создания различных биопротезов, для пластики сосудов, пищевода и других полых органов.
Матриксы трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов будут востребованы  специализированными медицинскими центрами, муниципальными учреждениями здравоохранения и коммерческими медицинскими центрами общехирургического, онкологического и травматологического профиля, а также ветеринарными клиниками.
Для доведения полученных результатов до потребителя необходимо провести клинические испытания матриксов трахеи на основе волокнистых полимерных материалов в объеме требований министерства здравоохранения РФ, организация производств на базе лицензированного предприятия матриксов трахеи и проведение клинических испытаний в ведущих медицинских центрах России. Индустриальным партнером ПНИ – ООО «Инновационные химические технологии»запланированы сборка, наладка и запуск установки для стерилизации матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов на собственной площади.

Текущие результаты проекта:
В результате проведенных на этапах 1 и 2 исследований установлена биосовместимость матриксов трахеи in vitro и при
гетеротопной трансплантации животным при отсутствии цито- и общетоксического эффекта. В течение 2 этапа ПНИ, после
корректировки проекта лабораторного технологического регламента, разработанного в ходе 1 этапа ПНИ, был разработан
Лабораторный технологический регламент получения матриксов трахеи на основе полимерных ультраволокнистых
материалов. Полученные результаты будут использованы в ходе выполнения 3 этапа ПНИ. Разработанные методические
подходы гетеротопной трансплантации экспериментальных образцов матриксов будут использованы для изучения свойств
матрикса после их ортотопической трансплантации.
3) В результате проведенных исследований получены новые данные, всесторонне характеризующие биосовместимость
экспериментальных образцов матриксов на основе полимерных ультраволокнистых материалов in vitro и после гетеротопной
трансплантации различным животным.
4) По результатам проведенных на двух этапах ПНИ исследований было установлено, что разработанные образцы матриксов
трахеи на основе полимерных ультраволокнистых материалов удовлетворяли требованиям ТЗ по своей
конструкции,количеству, площади поверхности, физико-механическим свойствам,отсутствию цитотоксичности и гемолиза;
они были стерильны; сохраняли целостность и просвет матриксов при трансплантации; перед имплантацией были насыщены
аутологичными МСК – не менее 250000 кл./образец; не вызывали местных и системных реакций отторжения при
трансплантации; обеспечивали колонизацию клетками реципиента после трансплантации (цитокондуктивность); не обладали
общетоксическим эффектом.
На 3-м этапе проведены исследования в условиях отртотопической трансплантации синтетических матрасиков трахеи.Показана способность экспериментальных образцов колонизировать МСК реципиента. Двум собакам породы бигль проведена ортотопическая трансплантация экспериментальных образцов, заселенных МСК. В результате оценки показателей иммунного статуса у животных погсле имплантации не выявлено признаков ситемного отторжения биоимплантата. С использованием трахеоскопии и рентгенологическое исследование показно в течение 4 мес. наблюдения не наблюдается целостности матрикса трахеи и несостоятельности анастомозов. Изучение функционального состояния животного после ортотопической трансплантации матрикса трахеи, заселенных МСК не выявило нарушения функции внешнего дыхания, параметров сердечнососудистой системы, анализа крови.