Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Конструирование и исследование пористых матриксов на основе ПЗГБ для реконструкции дефектов костной ткани

Работа №20601

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

биология

Объем работы44
Год сдачи2016
Стоимость5600 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
514
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1. БИОМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТКАНЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ КОСТИ. 5
1.2. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ МАТРИКСОВ 11
1.3. ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТЫ (ПГА) 16
ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 22
2.2.1. Свойства поверхности 22
2.2.2. Влагопоглощение, открытая пористость 22
2.2.3. Физико-механические характеристики 23
2.2.4. Остаток порообразующих веществ 23
2.2.5. Краевые углы 24
2.3. ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИВНЫХ СВОЙСТВ ЗО-МАТРИКСОВ В КУЛЬТУРЕ ММСК 24
2.3.1. Выделение и посев клеток на матриксы 24
2.3.2. МТТ-тест 24
2.3.3. Флуоресцентное окрашивание DAPI и FITC 25
2.3.4. Активность щелочной фосфатазы 25
2.4. статистические методы 26
ГЛАВА III: РЕЗУЛЬТАТЫ 27
3.1. характеристика полученных образцов 27
3.1.1. 3D-MampukCbi полученные методом выщелачивания и лиофилизации 27
3.1.2. 3D-матриксы полученные методом прямого холодного прессования 29
3.1.3. 3D-матриксы полученные методом спекания 30
3.2.1. РЭМ поверхности полученных 3D-матриксов 31
3.2.2. Результаты исследования краевых углов смачивания водой 33
3.2.3. Открытая пористость и влагопоглощение 34
3.3. Физико-механические характеристики полученных образцов 35
Выводы
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 39


Восстановление дефектов костной ткани с помощью новейших материалов и технологий является одной из актуальных задач современной медицины [9]. Связано это с высоким уровнем травм опорно-двигательного аппарата и других заболеваний костной ткани, имеющих важное социально¬экономические значение [9]. Так, дегенеративные и воспалительные проблемы костной ткани составляют половину всех хронических заболеваний у людей старше 50 лет в развитых странах [34].
Предпочтение в костно-пластической хирургии отдается пористым конструкциям на базе биосовместимых материалов, обеспечивающих их быструю инфильтрацию в среде живого организма. Архитектура пористой структуры должна позволять распространяться жидкости, главным образом, питательным веществам и продуктам метаболической активности клеток, в пределах всей конструкции. Формирующаяся костная ткань прорастает в поры конструкции и образует крепкую связь с костью. Пористая структура обеспечивает матриксу (скаффолду) более высокий уровень остеоинтегративных процессов, в связи с увеличением сорбционной способности и увеличением общей площади частиц. Для получения пористых структур часто используют биокерамику, синтетические полимеры и биодеградируемые полимеры на основе полимолочной и полигликолевых кислот. Однако высокая скорость биодеградации последних, не адекватная росту кости, и влияние продуктов распада таких полимеров (молочная кислота) на окружающие ткани, ограничивает их использования, и способствует дальнейшему поиску и разработки новых материалов.
Среди которых особое место занимают биоматериалы микробиологического происхождения - полимеры в- и Y-гидроксимасляной кислот, которые относятся к классу перспективных природных биоматериалов - полигидроксиалканоаты (ПГА) [8]. Имплантаты на основе ПГА имеют выраженные остеопластические свойства, замедленно деградируют in vivo, тем 3
самым обеспечивая корректное течение восстановления дефектов костной ткани.
Цель работы
Получить 3D-MaTpukCbi на основе поли-3-гидроксибутирата и исследовать их способность поддерживать рост и дифференцировку ММсК (Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки) костного мозга.
для достижения заданной цели были поставлены следующие задачи:
1. Сконструировать серию пористых 3D-матриксов на основе П3ГБ с помощью методов: выщелачивания, лиофилизации, спекания, прямого холодного прессования, с последующим удалением порообразователей.
2. Исследовать структуру и свойства поверхности полученных 3D-матриксов.
3. исследовать физико-механические свойства.
4. Оценить способность 3D-матриксов поддерживать рост и дифференцировку ММсК костного мозга.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


1. Методами выщелачивания, прямого холодного прессования, лиофилизации и спекания были получены серии скаффолдов на основе поли-3-гидроксибутирата.
2. Открытая пористость и размеры пор скаффолдов зависят от методов их получения.
3. Установлено, что высокими прочностными характеристиками обладают 3D-матриксы, полученные методом прямого холодного прессования с последующим удалением порообразователя
4. Доказано, что исследуемые полимерные носители способны поддерживать адгезию, рост и дифференцировку ММСК костного мозга.



1. Афанасьев, Ю. И. Гистология / Ю. И. Афанасьев, Н. А. Юрина, Е. Ф. Котовский. — 5-е изд., перераб. и доп. — Москва: Медицина, 2002. — 744 с.
2. Баринов, С. М. Костные ткани «ремонтирует» керамика/С. М. Баринов, в. С. Комплев// Наука в России. 2005. №1. С.27—30
3. Березов, Т. Т. Биологическая химия: учебник. / Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин; 3е изд., перераб. и доп.- Москва.: Медицина, 2004. - 704 с.
4. Бояндин А. Н. Получение и исследование полимерных смесей на основе поли-3-гидроксибутирата/ А. Н. Бояндин, Е. Д. Николаева, А. в. Шабанов, А. Д. васильев// Журнал Сибирского федерального университета. Биология. - 2014. - Т. 7, № 2. - С. 174-185.
5. Василец, В. И. Разработка новых методов формирования
имплантационных материалов с использованием технологий электроспиннинга и биопринтирования/ В. И. Василец, И. В. Казбанов, А. Е. Ефимов, В. И. Севастьянов// Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2009. - Т. 11, №2. - С. 47-53.
6. Войнов, Н. А. Полигидроксиалканоаты - биоразрушаемые полимеры
гидроксипроизводстных алкановых кислот: синтез, свойства, области применения [электронный ресурс] / Н. А. Войнов, Т. Г. Волова// - 2013. - Режим доступа:http: //medbe.ru/materials/problemy-i-metody-
biotekhnologii/poligidroksialkanoaty-biorazrushaemye-polimery-gidroksiproizvodstnykh-alkanovykh-kislot-sintez-svoys/
7. Волова, Т. Г. Биоразрушаемые полимеры: синтез, свойства, применение/ Т. Г. Волова, Е. И. Шишацкая. - Красноярск, Издательство «Красноярский писатель», 2011. - 392 с.
8. Волова, Т. Г. Биосовместимые полимеры / Т. Г. Волова, Е. И. Шишацкая, О. Н. Шишацкий// Наука в России. 2010. -№ 1. - стр. 4-8.
9. Волова, Т. Г. Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии [Электронный ресурс] : электрон. учеб. пособие / Т. Г. Волова, Е. И. Шишацкая, П. В. Миронов. - Электрон. дан. (6 Мб). - Красноярск : ИПК СФУ, 2009.
10. Волова, Т. Г. Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии [Электронный ресурс] : лаб. практикум / Т. Г. Волова, Е. И. Шишацкая, П. В. Миронов. - Электрон. дан. (3 Мб). - Красноярск : ИПК СФУ, 2009
1 1 .Волова, Т. Г. Современные биоматериалы: мировые тренды, место и роль микробных полигидроксиалканоатов / Т. Г. Волова // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. - 2014. - Т. 7, № 2. - С. 103-133.
12. Волова Т.Г. Полиоксиалканоаты (ПОА) биоразрушаемые полимеры для медицины / Т.Г. Волова, В.И. Севастьянов, Е.И. Шишацкая. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. — 330 с.
13. Гажва, В. Ю. Разработка и исследование in vivo и in vitro костно-пластического материала на основе композиции гидроксиапатита, поли-3- гидроксибутирата и альгината натрия/ Ю. В. Гажва, А. П. Бонарцев, Р. Ф. Мухаметшин// Современные технологии в медицине. - 2014. Т.6, № 1. - С. 6-13.
14. Глушен, С. В. Комплексный подход при оценке программируемой гибели (апоптоза) клеток человека : метод. пособие к лабораторным занятиям по специальному курсу «Патология клетки» для студентов биол. фак. /С. В. Глушен, Т. В. Романовская, В.В. Гринев// - Минск: БГУ, 2009. - 43 с.
15. Калачева, Г. С. Синтез полиэфиров гидроксипроизводных жирных кислот (полигидроксиалканоатов) и характеристика состава липидов сине¬зеленых, светящихся и водородокисляющих прокариот. - дисс. докт. биол. (03.01.06. Биотехнология (в том числе бионанотехнология))/ Калачева Галина Сергеевна - Красноярск, ИБФ СО РАН. - 2013. - 71 с.
16. Костные ткани. [электронный ресурс] // - режим доступа:
http://cytohistology.ru/tkani/soedinitelnye-tkani/skeletnye-tkani/kostnye-tkani/
17. Мелешина, А. В. Исследование взаимодействия мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток с опухолями методами флуоресцентного имиджинга: автореф. дис. канд. биол. наук. (04.01.12. - онкология (биологические науки) / Мелешина Александра Викторовна. - Санкт-Петербург - 2014 (10-15 с)
18. Николаева, Е. Д. Сравнительное исследование клеточных носителей, полученных из резорбируемых полигидроксиалканоатов различного химического состава/ Е. Д. Николаева, Е. И. Шишацкая, К. Е. Мочалов, Т. Г. Волова, Э. Д. Сински// Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. - 2011. Т. 6, №4. - С. 1-10.
19. Функциональная роль остеопонтина в развитии и реконструкции костной ткани. [электронный ресурс]// - режим доступа: http://www.rusbiotech.ru/article/osteopontin.php
20.Чичибабин, А. Е. Основные начала органической химии. Том 2/ А. Е. Чичибабин; под. ред. П. Г. Сергеева - М.: Книга по Требованию, 2012. - Т.2. - 672 с.
2 1 .Шишацкая Е.И. Биотехнология полигидроксиалканоатов: научные основы медико-биологического применения : дис. ... докт. биол. наук: 03.00.23. - Красноярск, - 2009. - 259 с.
22. Шумилова, А. А. Материалы для восстановления костной ткани / А. А. Шумилова, Е. И. Шишацкая// Журнал Сибирского федерального университета. Биология. - 2014. - Т. 7, № 2. - С. 209-221.
23. Шумилова, А. А. Потенциал биоразрушаемых полигидроксиалканоатов в качестве костнопластических материалов. - дисс. канд. биол. наук. (03.01.06. Биотехнология (в том числе бионанотехнология)) - 2015.
24. Ahymah Joshy, M. I. Freeze dried cross linking free biodegradable composites with microstructures for tissue engineering and drug delivery application/ M. I. Ahymah Joshy, K. Elayaraja, N. Sakthivel, V. Sarath Chandra, G. M. Shanthini, S. NarayanaKalkura.// Mater. Sci. Eng. C, - 2013. - Vol. 33, P. 466¬474.
25. Alves, E. Orthopedic implant of a polyhydroxybutyrate (PHB) and hydroxyapatite composite in cats / E. Alves, C. Rezende, R. Serakides et al. //
J. of Fel. Med. and Surg. - 2011.- Vol. 13. - P. 546-552
26. Amini, Bone Tissue Engineering: Recent Advances and Challenges/ Amini, Cato T. Laurencin, Syam P. Nukavarapu// Crit Rev Biomed Eng. - 2012. - Vol. 40, P. 363-408.
27. Buckwaiter, J. A. Bone biology. I: structure, blood supply, cells, matrix, and mineralization/ J. A. Buckwalter, M. J. Glimcher, R. R. Cooper, and R. Recker. - Instructional Course Lectures, vol. 45, pp. 371-386, 1996.
28. Butscher, А. Structural and material approaches to bone tissue engineering in powder-based three-dimensional printing/ A. Butscher, M. Bohner, S. Hofmann, L. Gauckler, R. Muller// - Acta Biomaterialia - 2011 - Vol.7, P.907-920.
29. Chen, G. Q. The application of polyhydroxyalkanoates as tissue engineering materials./G.Q. Chen, Q. Wu// Biomaterials . - 2005. - Vol. 26(33). - P. 6565
30. Clarke, В Normal bone anatomy and physiology/ B. Clarke - Clinical Journal of the American Society of Nephrology, vol. 3, no. 3, pp. 131-139, 2008.
31. Han, L-H. Dynamic tissue engineering scaffolds with stimuli-responsive macroporosity formation/ L-H. Han, Janice H. Lai, Stephanie Yu, Fan Yang.// Biomaterials. - 2013. - Vol. 34. P. 1-8.
32. Kariem, H. Micro-poro-elasticity of baghdadite-based bone tissue engineering scaffolds: A unifying approach based on ultrasonics, nanoindentation, and homogenization theory/ H. Kariem, Maria-Ioana Pastrama, Seyed Iman Roohani-Esfahani, Peter Pivonka, Hala Zreiqat, Christian Hellmich// Materials Science and Engineering C, - 2015. - Vol. 46, P. 553-564.
33. Luklinska, Z.B. In vivo response to HA - polyhydroxybutyrate /polyhydroxyvalerate composite / Z. B. Luklinska, Н. Schluckwerder // J. of Micros. - 2003. - Vol. 2. - P. 121-129.
34. Navarro, M. Biomaterials in orthopaedics/M. Navarro, A. Michiardi, O. Castano, J. A. Planell//Biomaterials, Implants and Tissue Engineering, Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC). - 2008. - Vol. 5, P. 1137-1158.
35. Puppi, D. Polymeric materials for bone and cartilage repair/ D. Puppi, F. Chiellini, A. M. Piras, E. Chiellini. // Progress in Polymer Science- 2010. - Vol. 35, P.403-440
36. Rinaldo Florencio-Silva, Biology of Bone Tissue: Structure, Function, and Factors That Influence Bone Cells/ Gisela Rodrigues da Silva Sasso,Estela Sasso-Cerri, Manuel Jesus Simoes,Paulo Sergio Cerri//BioMed Research International, Vol. 2015, Article ID 421746, 17 pages.
37. Rnjak-Kovacina, J. Increasing the Pore Size of Electrospun Scaffolds/ J. Rnjak-Kovacina, Anthony S. Weiss// Tissue Engineering Part B: Reviews. - 2011. - Vol. 17, P.365-372.
38. Sawkinset, M. J. Cell and protein compatible 3D bioprinting of mechanically strong constructs for bone repair/ M. J. Sawkinset, P. Mistry, B. N. Brown, K. M. Shakesheff, L. J. Bonassar, J. Yang// Biofabrication - 2015. - Vol. 7, P.1¬10.
39. Wang, H. Biocompatibility and osteogenesis of biomimetic nano- hydroxyapatite/polyamide composite scaffolds for bone tissue engineering/ H. Wang, Yubao Li, Yi Zuo, Jihua Li, Sansi Ma, Lin Cheng// Biomaterials- 2007. - Vol. 28, P.3338-3348
40. Watson, N. J. Post-processing of polymer foam tissue scaffolds with high power ultrasound: A route to increased pore interconnectivity, pore size and fluid transport/ N. J. Watson, R. K. Johal, Z. Glover, Y. Reinwald, L. J. White, A.M. Ghaemmaghami, S. P. Morgan, F. R. A. J. Rose, M. J. W. Povey, N. G. Parker// Materials Science and Engineering C, - 2013. - Vol. 33, P.4825-4832
41. White, L. J. The effect of processing variables on morphological and mechanical properties of supercritical CO2 foamed scaffolds for tissue engineering/ L. J. White, Victoria Hutter, Hongyun Tai, Steven M. Howdle, Kevin M. Shakesheff// Acta Biomaterialia - 2012. - Vol. 8, P. 61-71.
42. Willerth, S. M. Combining stem cells and biomaterial scaffolds for constructing tissues and cell delivery/ S. M. Willerth, S. E. Sakiyama-Elbert// StemBook. 2008.
43. Williams S. F. Applications of PHAs in Medicine and Pharmacy/ S. F. Williams, D. P. Martin//Biopolymers online. - 2005 - Vol. 10 - P. 1-38


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ