Исследование цитотоксического эффекта магниевых сплавов на клеточные культуры
Автор: Фролова Т.С., Бойков Андрей Александрович, Таркова А.Р., Орищенко К.Е., Прохорихин А.А., Малаев Д.У., Синицина О.И., Байструков В.И., Кретов Е.И., Прямов М.В., Мерсон Д.Л., Виноградов А.Ю.
Журнал: Патология кровообращения и кардиохирургия @journal-meshalkin
Рубрика: Эндоваскулярная хирургия
Статья в выпуске: 3 т.23, 2019 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. Имплантация металлического стента всегда сопровождается риском возникновения неблагоприятных событий, таких как долгосрочная дисфункция эндотелия, постоянное физическое раздражение стенки сосуда, хронические локальные воспалительные реакции, высокий риск тромбообразования и прочее. В связи с этим актуальна разработка биодеградируемых стентов, которые будут обеспечивать необходимую поддержку на период заживления стенки сосуда и полностью резорбироваться без негативного влияния. С этой точки зрения магниевые сплавы являются самыми подходящими ввиду относительно низкой коррозионной стойкости и высокой биосовместимости. Цель. Исследовать цитотоксическую активность различных сплавов на основе магния в условиях in vitro. Методы. Для исследования методом деформационных термообработок получены 7 образцов магниевых сплавов с различным пределом текучести: 1 - MgZnZr (ZK60) 310 МПа, 2 - MgZnCa (ZX10) 60 МПа, 3 - MgZnCa (ZX40) 130 МПа, 4 - MgYZn (WZ31) 300 МПа, 5 - MgYZn (WZ31) 275 Мпа, 6 - MgYZn (WZ20) 340 МПа, 7 - MgZnZr (ZK60) 180 МПа. Данные образцы предварительно инкубировались в культуральной среде для получения экстракта, который в дальнейшем тестировался на иммортализованных фибробластах человека. Для исследования цитотоксической активности экстрактов применялись следующие методы: микротетразолиевый тест, проточная цитофлюориметрия, световая микроскопия, измерение рН экстрактов. Результаты. По итогам микротетразолиевого теста экстракт образца 7 проявил выраженную цитотоксичность: средняя выживаемость клеток 48,2 ± 1,0%, слабый цитотоксический эффект проявил экстракт образца 5 - 81,4 ± 14,0%. Микроскопический анализ показал меньшую плотность клеток в поле зрения для образцов 5 и 7. Проточная цитофлюориметрия выявила значительное увеличение некротических клеток для образца 7 (8,25%), для образцов 1 и 5 отмечено небольшое усиление некроза клеток (3,449 и 3,626% соответственно). Наиболее высокие показатели рН среды отмечены для образцов 5 и 7 (pH = 8,5). Выводы. Результаты тестов in vitro на цитотоксичность доказывают, что состав магниевого сплава и тип деформационной термомеханической обработки напрямую влияют на величину клеточного некроза, морфологию клеток и pH среды.
Биодеградируемый стент, биосовместимость, артерии нижних конечностей, ишемическая болезнь сердца, магниевый сплав, эндоваскулярная хирургия
Короткий адрес: https://sciup.org/142230701
IDR: 142230701 | DOI: 10.21688/1681-3472-2019-3-22-29
Investigation of the cytotoxic effects of magnesium alloys on cell cultures
Background. Metallic stent implantation is associated with an increased risk of adverse events, such as prolonged endothelial dysfunction, constant traumatisation of the vessel wall, chronic local inflammation and thrombosis. Thus, the development and manufacturing of bioresorbable stents, which maintain the required support during the vessel healing period and completely dissolve without any side effects, is highly relevant. At present, magnesium alloys are regarded the most applicable for this purpose due to their low corrosion resistance and high biocompatibility. Aim. To assess the cytotoxicity of different magnesium alloys in vitro. Methods. Using strain tempering, seven samples with different yield stress levels were produced: sample 1, MgZnZr (ZK60) 310 MPа; sample 2, MgZnCa (ZX10) 60 MPа; sample 3, MgZnCa (ZX40) 130 MPа; sample 4, MgYZn (WZ31) 300 MPа; sample 5, MgYZn (WZ31) 275 MPа; sample 6, MgYZn (WZ20) 340 MPа and sample 7, MgZnZr (ZK60) 180 MPа. The samples were incubated in a culture medium to obtain the extract, which was further tested on immortalised human fibroblasts. The cytotoxicity of the obtained extract was assessed using 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, flow cytometry, optical microscopy and pH test. Results. In MTT assay, sample 7 was significantly cytotoxic (mean cell survival: 48% [2% ± 1%]), whereas sample 5 was slightly cytotoxic (mean cell survival: 81% [4% ± 14%]). In optical microscopy, the same samples showed the lowest cell density. In flow cytometry, the number of necrotic cells significantly increased in sample 7 (8.25%) and only slightly increased in samples 1 and 5 (3.449% and 3.626%, respectively). Furthermore, samples 5 and 7 showed the highest medium pH. Conclusion. The composition and strain tempering method magnesium alloys are directly correlated with the degree of cell necrosis, change in morphology and medium pH in vitro.
Список литературы Исследование цитотоксического эффекта магниевых сплавов на клеточные культуры
- Zhou W.R., Zheng Y.F., Leeflang M.A., Zhou J. Mechanical property, biocorrosion and in vitro biocompatibility evaluations of Mg-Li-(Al)-(RE) alloys for future cardiovascular stent application. Acta biomater. 2013;9(10):8488-98. PMID: 23385218. DOI: 10.1016/j.actbio.2013.01.032
- Salahshoor M., Guo Y. Biodegradable orthopedic magnesium-calcium (MgCa) alloys, processing, and corrosion performance. Materials. 2012;5(1):135-155. PMCID: PMC5448945, PMID: 28817036. 10.3390/ ma5010135 DOI: 10.3390/ma5010135
- Прохорихин А.А., Фартаков Е.И., Малаев Д.У., Бойков А.А., Ойдуп-Оол С.В., Байструков В.И., Гражданкин И.О., Зубарев Д.Д., Покушалов Е.А., Кретов Е.И. Оценка эффективности и безопасности биодеградируемого каркаса Absorb: 6-месячные результаты регистра Gabi R: Russia. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2019;23(1S):S26-S33. DOI: 10.21688/1681-3472-2019-1S-S26-S33
- Kaliyadan A., Siu H., Fischman D.L., Ruggiero N.J. 2nd, Jasti B., Walinsky P., Ogilby J.D., Savage M.P. "Very" very late stent thrombosis: acute myocardial infarction from drug-eluting stent thrombosis more than 5 years after implantation. J Invasive Cardiol. 2014;26(9):413-6. PMID: 25198482.
- Okura H., Takagi T., Yoshida K. Therapies targeting inflammation after stent implantation. Curr Vasc Pharmacol. 2013;11(4):399-406. PMID: 23905635.
