Оптимизация децеллюляризации и оценка биосовместимости сосудистых матриксов с лазерной перфорацией
Автор: Чепелева Е.В., Докучаева А.А., Владимиров С.В., Кузнецова Е.В., Сергеевичев Д.С.
Журнал: Патология кровообращения и кардиохирургия @journal-meshalkin
Рубрика: Экспериментальные статьи
Статья в выпуске: 3 т.29, 2025 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. Для возможности адаптации биологических материалов, предназначенных для протезирования различных отделов сердечно-сосудистой системы, к физиологическим условиям организма актуальными являются исследования, направленные на сравнительный анализ протоколов децеллю- ляризации для создания оптимального каркаса, а также на совершенствование его свойств, в частности за счет модификации поверхности. Цель. Путем сравнительного анализа детергентных композиций оптимизировать протокол децеллюляризации стенки легочного ствола свиньи с последующей оценкой влияния лазерной микроперфорации на биосовместимость и клеточное заселение децеллюляризованного матрикса in vitro и in vivo. Методы. На первом этапе работы были проведены эксперименты по подбору времени инкубации фрагментов легочного ствола свиней в растворах с различной концентрацией детергентов с последующими тензометрическими испытаниями, на основании которых выбиралась наилучшая комбинация условий. Далее децеллюляризованный материал перфорировали с помощью лазерной обработки, часть полученных образцов заселяли клетками фибробластного ряда в течение 7 суток, часть образцов имплантировали подкожно в паравертебральную область у крыс на 30 суток. Гистологические исследования биоматериалов проводили на каждом этапе. Результаты. Оптимальным протоколом децеллюляризации стенки легочного ствола свиньи признана обработка 0,5 % раствором додецилсульфата натрия в комбинации с 0,5 % дезоксихолатом натрия, позволяющая за 16 часов получить ацеллюлярный матрикс с сохраненной ультраструктурой. При культивировании фибробластов мыши на поверхности образцов с лазерной обработкой было показано сохранение жизнеспособности клеток. При изучении клеточного состава эксплантов, извлеченных через 30 дней после экспериментальной операции, было показано, что лазерная перфорация сохраняет биосовместимость материала. Заключение. В результате проведенного исследования был разработан и валидирован эффективный протокол децеллюляризации, позволяющий получать бесклеточный матрикс стенки легочного ствола с сохраненной внеклеточной структурой. Показано, что лазерная перфорация матриксов не нарушает их биосовместимости и увеличивает интегративный потенциал за счет расширения контактной поверхности.
Биологические протезы, децеллюляризация, клеточные технологии, лазерная перфорация, рецеллюляризация, тканевая инженерия
Короткий адрес: https://sciup.org/142246413
IDR: 142246413 | DOI: 10.21688/1681-3472-2025-3-46-57
Optimization of decellularization and biocompatibility assessment of laser-perforated vascular matrices
Background: To enable the adaptation of biological materials intended for the prosthetics of various parts of the cardiovascular system to the physiological conditions of the body, research aimed at a comparative analysis of decellularization protocols for creating an optimal scaffold, as well as improving its properties, in particular through surface modification, is of current importance. Objective: The study aims to optimize the protocol on decellularization of the porcine pulmonary trunk wall by comparative analysis of detergent compositions followed by assessement of the effect of laser microperforation on the biocompatibility and cellular repopulation of the decellularized matrix in vitro and in vivo. Methods: The first stage of the work was aimed at selecting the incubation time for porcine pulmonary trunk fragments in solutions with various concentrations of detergents, followed by tensometric tests to determine the optimal combination of conditions. Further, the decellularized material was perforated using laser processing. Some of the resulting samples were repopulated with fibroblast cells for 7 days, while other samples were subcutaneously implanted into the paravertebral region of rats for 30 days. Histological studies of the biomaterials were conducted at each stage. Results: The optimal decellularization protocol for the porcine pulmonary trunk wall was determined to be its treatment with a 0.5 % sodium dodecyl sulfate solution in combination with 0.5 % sodium deoxycholate, which enables to produce an acellular matrix with preserved ultrastructure within 16 hours. Culturing mouse fibroblasts on the surface of laser-treated samples proved the sustention of cell viability. The investigation of the cellular composition of explants retrieved 30 days after the experimental surgery showed that laser perforation preserves the material’s biocompatibility. Conclusion: The conducted research resulted in the development and validation of an effective decellularization protocol for obtaining an acellular pulmonary trunk wall matrix with preserved extracellular structure. Moreover, laser perforation of the matrices does not compromise their biocompatibility and enhances their integrative potential by expanding the contact surface area.
