Биотехнологии 2015 Сборник материалов международного конгресса

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

УДК 544.473:577.15

БИОНАНОМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ, ВЫЗЫВАЕМЫХ STAPHYLOCOCCUS AUREUS: СИНТЕЗ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА,

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ В МЕДИЦИНЕ ФилатоваЛ. Ю., Клячко Н.Л., Кабанов А.В.

Московский государственный университетимениМ.В. Ломоносова, Москва, Россия 119991, Москва, ул. Ленинские горы, д. 1, стр. 11

e-mail: luboff.filatova@gmail.com

Получены наночастицы на основе рекомбинантных антистафилококковых эндолизинов (в том числе химерных генно-инженерных конструкций) и полимеров различной природы. Охарактеризованы структуры белков и полимеров в составе наночастиц, стабильность наночастиц, выявлена высокая эффективность их действия в лизисе (разрушении) клеток антибиотикорезистентных штаммов Staphylococcusaureus.

Ключевые слова: наночастицы, полимеры, рекомбинантные эндолизины, Staphylococcus­ aureus, эффективность действия

Грамположительная бактерия Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк) представляет собой распространенный микроорганизм, взаимодействие различных штаммов которого с организмом человека и животных вызывает острые кожные, раневые, респираторные и кишечные заболевания. Ситуация осложняется тем, что 90% штаммов Staphylococcus aureus устойчиво к одному и более антибиотикам. В связи с этим возникла проблема поиска альтернативных путей лечения стафилококковых инфекций. Антибактериальные препараты должны обладать такими свойствами как нетоксичность, биоразложимость, стабильность во времени, удобная форма использования (водный раствор, порошок, гель), простота получения.

Наночастицы, содержащие рекомбинантные антистафилококковые эндолизины и полимеры, могут быть предложены в качестве альтернативы антибиотикотерапии. Индивидуальные антистафилококковые эндолизины (ферменты, разрушающие клетки Staphylococcus aureusза счет гидролиза химических связей в пептидогликане) не могут быть использованы ввиду их нестабильности, токсичности, иммуногенности. Путем подбора полимернойнаноматрицы удалось понизить токсичность ряда стафилолитических ферментов (LysK, LysPhi11, Lys-LysO). При формировании наночастиц стафилолитических ферментов с полимерами происходит структурирование молекул эндолизинов, это обеспечивает высокую стабильность и эффективность ли-

зиса клеток Staphylococcusaureus.

UDC 544.473:577.15

BIONANOMATERIALS FOR STAPHYLOCOCCAL INFECTIONS TREATMENT: SYNTHESIS,

PHYSICOCHEMICALPROPERTIES, THE MEDICALAPPLICATIONS FilatovaL. Y., KlyachkoN. L., KabanovA. V.

M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia 119991, Moscow, Leninskiegory, 1 – 11

e-mail: luboff.filatova@gmail.com

Nanoparticles were constructed on the base of recombinant antistaphylococcalendolysins (includ- ing chimeric constructions) and polymers of different nature. Structures of proteins and polymers in nanoparticles, and the stability of nanoparticles were investigated; high effectiveness of their ac- tions in the lysis (destruction) of cells of antibiotic-resistant Staphylococcus aureus strainswas shown.

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

Keywords: nanoparticles, polymers, recombinant endolysins, Staphylococcusaureus, effectiveness of action

Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus (S. aureus) is a widely distributed microorganism which causes skin, wound, respiratory and intestinal diseases of humans and animals. The situation is complicated by the fact that 90% of Staphylococcus aureus strains are resistant to one or more antibiotics. All the above-mentionedcontribute to an intensive search for new ideology of staphylococcal infections treatment. Antibacterial agents must possessa number of importantproperties such as non-toxicity, biodegradability, stability over time, simplicity of synthesis, easy-to-use (aqueous solution, powder, gel).

Nanoparticles containing recombinant antistaphylococcalendolysins and polymers can be offered as an adequate alternative to antibiotics. Individual antistaphylococcalendolysins (enzymes which degrade Staphylococcus aureus cells by hydrolysis of chemical bonds in the peptidoglycan) have limited use due to their instability, toxicity, immunogenicity. Toxicity of a number of staphylolytic enzymes (LysK, LysPhi11, LysK-LysO) was reduced via selection of optimal polymer nanomatrices. Protein-polymer interactions provide a high stability of nanoparticles and their efficiency inlysis of Staphylococcus aureus cells.

ВЫСОКОПОРИСТЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ И БИОТЕХНОЛОГИИ Кильдеева Н.Р.1, Лозинский В.И.2

1Московский государственный университет дизайна и технологии, 117997, Москва,

Садовническая ул, д. 33, стр.1, email: nkildeeva@yandex.ru

2Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН 119991  Москва, ул. Вавилова, 28

Проблема получения высокопористых материалов на основе биодеградируемых и биосовместимых полимеров в последние годы встает наиболее остро в связи с развитием современных реконструктивных медико-биологических технологий, в частности восстановления структурной целостности кожных покровов и мягких тканей, поврежденных в результате ожогов или иных воздействий. Для этой цели используют биополимерные пористые полимерные матрицы. Широкопористые материалы выполняют роль каркаса обеспечивающего поверхность для адгезии и роста клеток, который должен постепенно замещаться формирующимися из этих кле - ток живыми тканями. Кроме того система сообщающихся пор необходима для интерсификации массопереноса при использовании материала в качестве биосорбента в процессах детоксикации организма или системы контролируемого выделения лекарственного вещества.

Существует целый ряд методов, позволяющих увеличить удельную поверхность полимер-

ного материала, но не все из них пригодны для получения биополимерных материалов.

В докладе рассмотрены три основных метода получения материалов с большим объемом

пор: метод фазового разделения, электроформования и криотропного гелеобразования. Метод

фазового разделения рассмотрен на примере системы биодеградируемых полиэфиров: поли-

гидроксибутирата и поликапролактона. Из смешанных растворов полиэфиров в хлороформе

получены композитные пленки с различным размером пор и градиентным составом, а также

нановолокна, обладающие антимикробной и протеолитической активностью. Широкопористые

биосорбенты для выделения из растворов радионуклидов получены методом криотропного

гелеобразования из растворов аминосодержащего полисахарида хитозана и его производных в присутствии сшивающих реагентов.

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

HIGHLY POROUS POLYMERIC MATERIALS FOR MEDICINEAND BIOTECHNOLOGY N.R.Kildeeva1, V.I. Lozinsky2

1Moscow State University of Design and Technology, Moscow, e-mail: kildeeva@mail.ru

2A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, RAS, Moscow

Ahighly porous materials based on biodegradable and biocompatible polymers in recent years has become particularly urgent owing to the development of modern reconstructive biomedical technologies: when restoring the structural integrity of the skin and soft tissues damaged by burns or other influences.

For this purpose use biodegradable porous polymer matrix. Porous materials act as a skeleton for the surface for adhesion and cell growth, which should gradually replace evolving from these cells living tissues. In addition, the system of interconnected pores is required for mass transfer when using the material as a sorbent in detoxification of the body or of drug controlled release system.

There are a number of techniques to increase the specific surface of a polymer material, but not all of them are suitable for biopolymer materials.

The report discusses the three main methods of obtaining porous polymeric materials: a method of phase separation, electrospinning and the preparation of composite cryogels method. Phase separation method is considered on the example of the mixture of biodegradable polyesters: polyhydroxybutyrate and polycaprolactone. Mixed solutions of polyesters in chloroform received composite film with different pore size and composition, as well as the repetition of nanofiberswith antimicrobial and proteolytic activity. Highly porous biosorbent for selection of radionuclides produced by cryogelation of chitosan in the presence of cross-linking reagents.

УДК: 615.462-036.5

БИОДЕГРАДИРУЕМЫЕ ПРОТИВОСПАЕЧНЫЕ МЕМБРАНЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНЫМ ЭФФЕКТОМ Насонова М.В.1, Ходыревская Ю.И.1, Бураго А.Ю.1, Доронина Н.В.2, Ежов В.А.2, Кудрявцева Ю.А.1

1Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний, г. Кемерово, Россия 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, 6

E-mail: kudrua@kem.cardio.ru

2Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина РАН, г. Пущино, Московская область, Россия

Включение дипиридамола в состав противоспаечных мембран, на основе биодеградируе- мого полигидроксибутирата/оксивалерата, способствует последующему равномерному выде- лению препарата в окружающие ткани, снижает воспалительную реакцию и позволяет снизить риск образования спаек. Ключевые слова: спаечный процесс; биодеградируемые мембраны; биосовместимые по- лимеры; противовоспалительный эффект.

Цель. изучение противовоспалительных и антиадгезивных свойств биодеградируемых про- тивоспаечных мембран на основе полигидроксибутирата/оксивалерата и дипиридамола.

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

Материалы и методы: Мембраны изготовлены на основе 8% раствора полигидроксибутирата/оксивалерата (ПГБВ) с молекулярной массой 404 кДа на установке для электроспиннинга Nanon 01А. Концентрация дипиридамола (ДП) – 0,5 мг/мл. Препарат включали во внутреннюю часть волокна. Структуру волокна изучали при помощи люминесцентного микроскопа «Axio Imager.A1» (Carl Zeiss). Для оценки противовоспалительной активности, мембраны имплантировали внутрибрюшинно крысам-самцам Wistar (300–350 г., n=30). Через 14 и 28 суток

всыворотке крови методом ИФА оценивали TNF α, Il 6 и МСР-1. Биоптаты мембран забирали с окружающими тканями для гистологического изучения.

Результаты. При использовании коаксиальной насадки дипиридамол содержится только во внутренней части волокна. При имплантации мембран ПГБВ достоверно повышается уровень TNFα (p=0,027) и IL6 (р=0,014), в тоже время, животным, которым имплантировали мембраны ПГБВ+ДП, уровень TNFα (р=0,62) и IL6 (р=0,14) не имел достоверных отличий от контрольной группы. Уровень МСР-1 свидетельствовал о минимальной воспалительной реакции на имплантацию мембран ПГБВ и ПГБВ+ ДП. Макроскопически через 28 суток после имплантации

в60% случаев не обнаружено спаек между мембраной и брюшной полостью. Сопоставление реакции тканей на мембраны из ПГБВ, ПГБВ+ДП показывает значительно лучшую реакцию тканей на мембраны, содержащие лекарственный препарат во внутренней структуре волокна.

Выводы.ПротивоспаечныемембранынаосновеПГБВобладаютвысокимибиосовместимыми свойствами, вызывают умеренную воспалительную реакцию. Включение в состав мембраны дипиридамола уменьшает воспалительную реакцию, ускоряет сроки деградации мембран и позволяет снизить риск образования послеоперационных спаек.

УДК: 615.462-036.5

BIODEGRADABLEANTI-ADHESION MEMBRANES WITHANTI-INFLAMMATORY ACTION

M.V. Nasonova1, Y.I. Khodyrevskaya1,A.Yu. Burago1, N.V. Doronina2, V.A. Ezhov2, Y.A. Kudryavtseva1

1Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Disease, Kemerovo, Russia 650002, Kemerovo, Sosnovy boulevard, 6

E-mail: kudrua@kemcardio.ru

2Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, RAS, Puschino, Moscow reg., Russia

Dypiridamol inclusion in anti-adhesion membranes based on biodegradable polyhydroxibutirate/ oxivalerate copolymer promotes subsequent even excretion of the preparation into surrounding tis-

sues, reduces inflammatory process and the risk of adhesion formation.

Keywords: adhesion formation, biodegradable membranes, biocompatible polymers, anti- inflammatory action.

Aim. Biodegradable anti-adhesion membranes based on polyhydroxibutirate/oxivalerate and

Dypiridamol. Study of anti-inflammatory and adhesive properties.

Materials and methods.

The membranes are produced using 8% polyhydroxibutirate/oxivalerate solution (PHBV) of 404

kDa molecular weight in an electrospinning apparatus Nanon 01A. Dypiridamol (DP) concentration

makes up 0.5 mg/ml. The preparation is introduced within the fiber. The fiber structure was studied with Axio Imager.A1 luminous microscope (Carl Zeiss). To estimate the anti-inflammatory action

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

the membranes were implanted intraperitoneally in Wistar male rats (300–350 g., n=30). The ELISA method was used in 14 and 28 days to evaluate TNF α, IL6 и МСР-1. Membrane/surrounding tissue samples were then extracted for further histological study.

Results. With the coaxial setting, dypiridamol is only contained within a fiber. Implantation of PHBV membranes significantly increases TNFα (p=0,027) и IL6 (р=0,014) levels. Whereas in the animals that had received PHBV+DP membrane implants TNFα and IL6 levels were not significantly different from the controls – р=0,62 and р=0,14 resp. The MCP-1 level proved minimum inflammatory reaction to PHBV, PHBV+DP membrane implantation. In 60% of cases no adhesions were microscopically found between membranesandthe abdominal cavityin 28 postoperativedays. Comparative study of the PHBV, PHBV+DP membranes showed much lesser inflammatory effect of those containing the preparation within fibers.

Conclusions. Anti-adhesion PHBV membranes are highly biocompatible only causing moderate inflammatory reaction. Dypiridamol introduction in a membrane reduces inflammation, accelerates membrane degradation and reduces the risk of postoperative adhesion formation.

УДК 615.468.72

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ БИОМАТЕРИАЛОВ В ФОРМЕ ГУБОК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В КАЧЕСТВЕ ПЕРЕВЯЗОЧНЫХ СРЕДСТВ Легонькова О.А.1, Васильев В.Г.2, Асанова Л.Ю.1 1ФГБУ «Институт хирургии им. А.В. Вишневского» Минздрава России, Москва, Россия 117997, Москва, ул. БольшаяСерпуховская, д. 27

e-mail: ospolimed@mail.ru

2ФГБУ «Институт элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова Российской академии наук» (ИНЭОС РАН), Москва, Россия.

119991, ГСП-1, Москва, В-334, ул. Вавилова, 28

Проведены технические испытания перевязочных средств в форме губок различных производителей, с целью сравнения эксплуатационных свойств.

Ключевые слова: перевязочные средства, деформационно-прочностные характеристики, эксплуатационные свойства.

Раневой процесс представляет собой сложный комплекс разнообразных защитных реакций, которые развиваются в организме в ответ на повреждение тканей [1]. При лечении ран различной этиологии применяются и разные перевязочные средства.

Поэтому целью работы являются сравнительные испытания эксплуатационных свойств по-

вязок производителей: Urgo, Starmedix, Cellonex, Baymedix, Advancismedical, Smith&Nephew, Cureamedical, Vancive, ООО НПП «Наносинтез», ОАО «Асфарма», ООО «НПЦ Амфион». Повязки дифференцируются по назначению для ран с различным количеством выделяющегося экссудата: высоко-, средне-, низкоэкссудирующие.

Поглощающая способность перевязочных средств зависит от материала. Например, впиты- вающий слой повязки Cureamedical из целлюлозы с поверхностной плотностью 481,2±26,6 г/м2, его поглощающая способность равна 41,8±2,6 г/г; у полиуретана с поверхностной плотностью в 293,1±0,2 г/м2, поглощающая способность равна 15,1±0,5 г/г.

Что касается деформационно-прочностных характеристик, результат закономерен: с уве- личением поверхностной плотности увеличивается прочность образцов. Численные значения

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

модулей упругости при растяжении имеют одинаковый порядок, при этом губки обладают близ - кими значениями впитывающей способности в пределах доверительных интервалов.

Изрезультатовисследованиясталоочевидно,чтомодульупругостиявляетсяопределяющим критерием атравматичности перевязочного материала; губки, предназначенные для средне- и низкоэкссудирующих ран могут быть рекомендованы и для высокоэкссудирующих ран, будучи атравматичными для самой раны, при этом обладая примерно одинаковой поглощающей спо - собностью.

Список литературы 1.  Биологически активные перевязочные средства в комплексном лечении гнойно-некроти-

ческих ран/ под ред. В.Д. Федорова– М.: МЭ РФ, 2000, 37 c.

INVESTIGATION OF OPERATIONALPROPERTIES OF BIOMATERIALS IN THE FOAM FORM, USEDAS WOUND DRESSINGS

Legonkova O.A.1, Vasil’ev V. G.2,Asanova L.Y.1

1The A.V.Vishnevsky Institute of Surgery, Moscow, Russia, 117997, Moscow, BolshayaSerpukhovskaya Street, 27

e-mail: ospolimed@mail.ru

2The A.N.Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences (INEOS RAS), Moscow, Russia, 119991, GSP-1, Moscow, V-334, Vavilova Street, 28.

Trials of wound dressings in the form of foams from different manufactures were carried out to compare operational properties.

Keywords: wound dressing, deformation and strength characteristics, operational properties.

Wound healing process is a complex variety of defensive reactions, being developed in organism, in response to tissue damage [1]. In treatment of wounds with different etiology different wound dressings are used.

Therefore the target of the investigation is to compare trials of operational properties of wound dressings from different manufactures: Urgo, Starmedix, Cellonex, Baymedix, Advancis medical, Smith&Nephew, Curea medical, Vancive, Russia. Wound dressings are varied in the purpose for wounds with different amounts of releasing exudate: high, medium and low.

Swelling behavior depends on the material. For example, absorbent layer of Curea medical wound dressing, made from cellulose, with surface density of 481,2±26,6 g/m2has swelling capability equal to 41,8±2,6 g/g. And polyurethane with surface density 293,1±0,2 g/m2 has swelling capability equal to 15,1±0,5g/g.

As for deformation and strength characteristics the result is appropriate: with increasing of surface

density, the strength of the sample increases. The numerical values of the tensile modules are of the

same order and foams have similar values of swelling capability within confidence intervals.

From the results of the investigation it became evident, that tensile modulus is a determinative

atraumatic criterion of wound dressings; foams for medium and low exudating wounds can be recom-

mended for high exudating wounds, being atraumatic to the wound itself and having approximately

identical swelling capability.

List of references

1.  Biologically active wound dressings in complex treatment of purulent-necrotic wounds/by Fedorov V.D. – M.: MERF, 2000, 37 p.

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БИОМАТЕРИАЛОВ Перова Н.В., д.б.н.

Институт медико-биологических исследований и технологий (АНО) Москва

Безопасность медицинских изделий (МИ) в современном аспекте рассматривается с точки зрения менеджмента риска. Такой подход объединяет рассмотрение и оценку существующих данных по материалу (изделию) из всех источников, включая литературные. Может потребо - ваться выбор и применение, по необходимости, дополнительных испытаний, что позволяет провести полную оценку биологических ответов, относящихся к безопасности МИ при использовании. Взаимодействия с тканями, признанные неблагоприятными, вызванные материалом в одном применении, могут не являться таковыми в другой ситуации. По мере роста научных знаний и нашего понимания основных механизмов тканевых ответов, такой подход снижает ко - личество и использование лабораторных животных, отдавая предпочтение исследованиям химического содержания и моделям invitro, в ситуациях, где таковые методы производят сходные данные с полученными на моделях invivo.

Дополнительные испытания invivo согласноновой тенденции не проводятся, если: 1) доступны результаты соответствующих ранее проведенных испытанийили 2) существующие доклинические и клинические данные, включая историю безопасного применения, отвечают требованиям биологической оценки, что, таким образом, делает испытания на животных не - этичными. При оценке применимости данных предыдущего использования материала к биологической оценке, необходимо учитывать степень уверенности в используемых данных.

Наиболее частые ошибки, встречающиеся при планировании испытаний, – это чрезмерные требования (исследования биосовместимости для продукции не имеющий контакта с пациентом), недооценка риска от применения (если продукция имеет модельный ряд, где отличиями является добавка того или иного химического элемента или компонента, либо обработка по - верхности). Самый распространенный пример: металлические штифты для травматологии или ортопедии с гладкой или модифицированной поверхностью. Модификация в зависимости от метода (лазер, плазма или химическое покрытие) может существенно влиять на биосовмести - мость.

Полная оценка безопасности МИ с позиции возможных рисков с одной стороны повышает надежность применения, а с другой оптимизирует и удешевляет программу исследований, хотя

на первый взгляд это кажется странным.

TOPICALISSUES (QUESTIONS) OF SAFETY FOR THE DEVELOPED MEDICAL DEVICESBASED ON BIOMATERIALS

Perova N.V., Dr. Sci. Biol.

Institute of medicobiological researches and technologies (Autonomous Non-Commercial Organization) Moscow

Now days, safety of medical devices is considered risk management from point of view. Such ap- proach unites consideration and assessment of existing data concerning material (product) from all aspects, including the literary. The choice and application of additional tests can be demanded addi- tionally, that allows to carry out full assessment of the biological answers relating to safety of medi- cal devices being used. The interactions with tissues caused by material being considered as adverse,

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

could be used in other applications. In process of growth of scientific knowledge and our understanding of the main mechanisms of tissues answers such approach reduces quantity and use of laboratory animals, giving preference to researches of the chemical contents and in vitro models, in situations where those methods make similar data with received on in vivo models.

Additional tests of in vivo according to a new tendency are not carried out, in cases: 1) the results of the corresponding earlier carried out tests are available, or 2) the existing preclinical and clinical data, including history of safe application, meet the requirements of a biological assessment that does tests for animals unethical. It is necessary to consider the degree of confidence in the used data at an assessment of applicability of data of the previous use of material in biological assessment.

The excessive requirements (investigations of biocompatibility for production not having contact with the patient), underestimation of risk from application (if production has a model range where differences is the additive of this or that chemical element or a component, or processing of a surface) are the most frequent mistakes. Metal pins for traumatology or orthopedics with the smooth or modified surface are the most widespread examples. Method of modification (the laser, plasma or a chemical covering) can significantly influence biocompatibility.

The full assessment of safety of medical devices increases reliability of application from a position of possible risks, on the one hand, and from another one optimizes and reduces the price of the

program of researches, though at first sight it seems strange.

УДК 541.124:542.952.6:547.313

СИНТЕЗ МОЛЕКУЛЯРНО ИМПРИНТИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИИ Полякова И.В.1, Осипенко А.А.2, Боровикова Л.Н.1, Ежова Н.М.1, Писарев О.А.1,2

1Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия, 199004, Санкт-Петербург, В.О. Большой пр., 31 2Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия, 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29 pol_irina_val@list.ru

Разработаны методы синтеза блочных и гранульных гибридных органо-неорганических полимерных сорбентов, молекулярно импринтированных холестерином (ХС-МИПов). Наиболее высокая селективность сорбции холестерина (ХС) из плазмы крови in vitro достигалась на гранульном ХС-МИПе, и была обусловлена амфифильной структурой сорбента и локализацией специфичных к ХС импринт-сайтов в ограниченном поверхностном слое гранул.

Ключевые слова: гиперхолестеринемия, молекулярный импринтинг, селективные сорбен- ты, гемосорбция.

Для эфферентного экстракорпорального лечения гиперхолестеринемии необходимо созда-

ние гемосовместимых и клинически эффективных сорбентов, селективно удаляющих ХС из

крови. В последнее время молекулярный импринтинг активно используется как метод созда-

ния высокоселективных сорбентов, имитирующих природные рецепторы. Целью нашей работы

являлось создание гемосовместимых ХС-МИПов. Были исследованы два подхода: 1) молеку-

лярный импринтинг в полимерном блоке на основе гемосовместимых мономеров 2-гидроксиэ-

тилметакрилата(ГЭМА)идиметакрилатаэтиленгликоля(ДМЭГ);2)молекулярныйимпринтинг в полимерном слое ГЭМА-ДМЭГ, формирующемся на поверхности наночастиц селена (Se).

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

Сравнительный анализ физико-химических и сорбционных свойств синтезированных ХСМИПов и их неимпринтированных аналогов свидетельствовал о формировании в импринтированных матрицах сорбционных сайтов с большим сродством к ХС. Это способствовало более высокой селективности сорбции ХС из плазмы крови in vitro на импринтированных полимерах по сравнению с контрольными неимпринтированными полимерами.

УДК 541.124:542.952.6:547.313

SYNTHESIS OF MOLECULARLY IMPRITNTED POLYMER SORBENTS FOR TREATING HYPERCHOLESTEROLIMIA

Polyakova I.V.1, OsipenkoA.A.2, Borovikova L.N.1, Ezhova N.M.1, Pisarev O.A.1,2

1Institute of macromolecular compound of Russian Academy of sciences, Saint-Petersburg, Russia, 199004, Saint-Petersburg, V.O. Bolshoi pr., 31

2Saint-Petersburg state polytechnic university, Saint-Petersburg, Russia, 195251, Saint-Petersburg, Polytechnicheskaya str., 29

pol_irina_val@list.ru

The methods of synthesis of block and granular hybrid organic-inorganic polymer sorbents, molecular imprinted with cholesterol (Ch-MIPs) are elaborated. The highest sorption selectivity of cholesterol (Ch) from the blood plasma in vitro was achieved at the granular Ch-MIP, and was caused by the amphiphilic structure of the sorbent and the location of the specific to Ch imprint sites in a limited surface layer of granules.

Keywords: hypercholesterolemia, molecular imprinting, selective sorbents, hemosorption.

For efferent extracorporeal treating hypercholesterolemia it is necessary to create hemocompatible and clinically effective sorbents that selectively remove Ch from the blood. Recently, molecular imprinting has widely been used as a method of creating high selective sorbents mimicking natural receptors. The purpose of our work was to create hemocompatible Ch-MIPs. Two approaches were investigated to synthesize the Ch-MIPs: 1) bulk polymerization based on biocompatible monomers 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and ethylene glycol dimethacrylte (EGDMA); 2) molecular imprinting in the HEMA-EGDMA polymer layer that is formed on the surface of the nanoparticles of selenium (Se). Comparative analysis of the physico-chemical and sorption properties of synthesized Ch-MIPs and their non-imprinted analogues evidenced of forming sorption sites with high affinity to Ch in the imprinted matrices. This contributed to the higher adsorption selectivity of Ch from the blood plasma in vitro on imprinted polymers as compared to control non-imprinted polymers.

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

УДК 533.9.07

БИОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ КАЛЬЦИЙ ФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ, НАНОСТРУКТУРНЫХ И УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БИОИНЕРТНЫХ МЕТАЛЛОВ, ИХ БИОСОВМЕСТИМОСТЬ И БИОДЕГРАДАЦИЯ* Псахье С.Г.1,2, Шаркеев Ю.П.1,2

1Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН), Томск, Россия

634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4, e-mail: sharkeev@ispms.tsc.ru

2Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Представлены результаты исследования и разработки биокомпозитов на основе кальцийфосфатных покрытий и ультрамелкозернистых биоинертных сплавов. Изучены закономерности формирования кальцийфосфатных покрытий методами микродугового оксидирования. Исследованы аспекты электрохимической, трибологической и биологической деградации биокомпозитов. Описаны результаты медицинских испытаний комплекта дентальных имплантатов из ультрамелкозернистого титана с микродуговым покрытием на основе фосфатов кальция.

Ключевые слова: биокомпозит, ультрамелкозернистый титан, покрытие, фосфаты кальция, структура, свойства, биосовместимость, биодеградация

В современной медицинской практике широко используются имплантаты, которые состоят из биоинертных металлов (титан, цирконий, ниобий) и их сплавов и биосовместимого покры - тия на основе фосфатов кальция.

Комбинированный метод интенсивной пластической деформации, включающий аbспрессование и последующую многоходовую прокатку, применен, чтобы сформировать в биоинертнойматрицеультрамелкозернистоесостояниесо среднимразмеромэлементовзерен- но-субзеренной структуры 0,1–0,2 мкм, что приводит к значительному улучшению физико-ме- ханических характеристик (микротвердость, предел упругости, предел прочности, усталостная прочность, циклическая долговечность) в 1,5–2,5 раза.

Предварительная подготовка поверхности, включающая пескоструйную обработку и химическое травление, позволяет сформировать требуемую пористую поверхность и повысить адгезионную прочность кальцийфосфатных покрытий, полученных методом микродугового оксидирования, в 1,5–2 раза.

Для придания биоактивных свойств имплантатам и усиления их остеоинтеграции с костной тканью на их поверхность наносят кальцийфосфатное покрытие, содержащие в своем соста- ве «родные» для костных тканей соединения фосфатов кальция. Эффективный и простой ме - тод микродугового оксидирования в водных растворах электролитов предложен для получения кальцийфосфатных покрытий с хорошими физико-химическими свойствами на поверхности

имплантатов сложной формы.

Покрытия на основе фосфатов кальция являются биосовместимыми и способствуют остео-

интеграции с костной тканью. При этом фазовый состав и кристалличность покрытий являются

менее значимыми и определяющими факторами для контроля биоинженерии костной ткани по

сравнению с его рельефом. Выявлен оптимальный диапазон шероховатости кальцийфосфатных

покрытий, Ra = 2–3 мкм, способствующий остеогенной дифференцировке стромальных стволо- вых клеток. Микродуговое кальцийфосфатное покрытие на поверхности ультрамелкозернистой