vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biology10.55959/MSU0137-0952-16-78-3S-6vestnik-bio-msu-1270Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSРост мезенхимальных стволовых клеток на ориентированных микроструктурированных пленках и электроформованных скаффолдахGrowth of mesenchymal stem cells on oriented microstructured films and electrospun scaffoldshttps://orcid.org/0000-0002-5208-8775ДемьяноваИ. В.DemianovaI. V.

Демьянова Ирина Валерьевна – аспирантка биологического факультета

Провинция Гуандун, г. Шэньчжэнь, 518172, район Лунган, Даюньсиньчэн, ул. Гоцзидасюэюань, д. 1

Тел.: +86-755-28-70-80-15

1 International University Park Road, Dayun New Town, Longgang District, Shenzhen, 518172, Guangdong Province

irinydem@yandex.comhttps://orcid.org/0000-0002-2560-624XАкулинаЕ. А.AkoulinaE. A.

Акулина Елизавета Александровна – канд. биол. наук, постдок биологического факультета

Провинция Гуандун, г. Шэньчжэнь, 518172, район Лунган, Даюньсиньчэн, ул. Гоцзидасюэюань, д. 1

г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Тел.: +86-755-28-70-80-15

Faculty of Biology

Dayun New Town, Longgang District, Shenzhen, 518172, Guangdong Province

1–12 Leninskie Gory, 119234 Moscow

akoulinaliza@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5601-2850ЖарковаИ. И.ZharkovI. I.

Жаркова Ирина Игоревна – канд. биол. наук, доц. кафедры биоинженерии биологического факультета

г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Тел.: 8-495-930-63-06

Faculty of Biology

1–12 Leninskie Gory, 119234 Moscow

iblkr@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5137-303XВоиноваВ. В.VoinovaV. V.

Воинова Вера Владимировна – канд. биол. наук, ст. науч. сотр. кафедры биохимии биологического факультета

г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Тел.: 8-495-939-39-55

Faculty of Biology

1–12 Leninskie Gory, 119234 Moscow

veravoinova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1148-7988ЧесноковаД. В.ChesnokovaD. V.

Чеснокова Дарьяна Владимировна – мл. науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета

г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Тел.: 8-495-930-63-06

Faculty of Biology

1–12 Leninskie Gory, 119234 Moscow

daryana8@yandex.ruХоссаинА. М.HossainA. M.

Хоссаин Мухаммад Асиф – аспирант кафедры биоинженерии кафедры биоинженерии биологического факультета

г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Тел.: 8-495-930-63-06

Faculty of Biology

1–12 Leninskie Gory, 119234 Moscow

asifhossain38@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0003-3842-7491МахинаТ. К.MakhinaT. K.

Махина Татьяна Константиновна – науч. сотр. лаборатории биохимии азотфиксации и метаболизма азота Институт биохимии имени А.Н. Баха ФИЦ Фундаментальные основы биотехнологии

г. Москва, 119071, Ленинский просп., д. 33, корп. 2

Тел.: 8-495-954-40-08

33–2 Leninsky Prospect, 119071, Moscow

tat.makhina@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0701-2402БонарцеваГ. А.BonartsevaG. A.

Бонарцева Гарина Александровна – канд. биол. наук, вед. науч. сотр лаборатории биохимии азотфиксации и метаболизма азота Институт биохимии имени А.Н. Баха

г. Москва, 119071, Ленинский просп., д. 33, корп. 2

Тел.: 8-495-954-40-08

33–2 Leninsky Prospect, 119071, Moscow

bonar@inbi.ras.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6505-3929КуликовскаяВ. И.KulikouskayaV. I.

Куликовская Виктория Игоревна – канд. хим. наук, доц., зам. директора

г. Минск, 220141, ул. Скорины, д. 36

Тел.: +375-17-300-65-92

36 Skariny st., 220141, Minsk

kulikouskaya@gmail.comНиколайчукВ. В.NikolaichukV. V.

Николайчук Виктория Викторовна – магистрант, мл. науч. сотр.

г. Минск, 220141, ул. Скорины, д. 36

Тел.: +375-17-253-64-75

36 Skariny st., 220141, Minsk

vica10bcn@gmail.comМухортоваЮ. Р.MukhortovaYu. R.

Мухортова Юлия Руслановна – науч. сотр. Международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы», науч. сотр.

г. Томск, 634050, просп. Ленина, д. 43А

Тел.: 8-3822-70-17-77

43A Prospect Lenina, 634050, Tomsk

phenics100@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9395-1902ПрядкоА. С.PryadkoA. S.

Прядко Артем Сергеевич – инженер-исследователь

г. Томск, 634050, просп. Ленина, д. 43А

Тел.: 8-3822-70-17-77

43A Prospect Lenina, 634050, Tomsk

vilajer@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5644-4781СурменеваМ. А.SurmenevaM. A.

Сурменева Мария Александровна – канд. физ.-мат. наук, вед. науч. сотр., доц. Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, вед. науч. сотр.

г. Томск, 634050, просп. Ленина, д. 43А

Тел.: 8-3822-70-17-77

43A Prospect Lenina, 634050, Tomsk

surmenevamaria@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8061-3047СурменевР. А.SurmenevR. A.

Сурменев Роман Анатольевич – докт. техн. наук, проф. Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, вед. науч. сотр., директор

г. Томск, 634050, просп. Ленина, д. 43А

Тел.: 8-3822-70-17-77

 

43A Prospect Lenina, 634050, Tomsk

rsurmenev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5137-303XШайтанК. В.ShaitanK. V.

Шайтан Константин Вольдемарович – докт. физ.-мат. наук, проф. кафедры биоинженерии биологического факультета

г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Тел.: 8-495-939-23-74

Faculty of Biology

1–12 Leninskie Gory, 119234 Moscow

shaytan49@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5894-9524БонарцевА. П.BonartseA. P.

Бонарцев Антон Павлович – докт. биол. наук, доц. кафедры биоинженерии биологического факультета

г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Тел.: 8-495-930-63-06

Faculty of Biology

1–12 Leninskie Gory, 119234 Moscow

ant_bonar@mail.ruУниверситет МГУ-ППИ в ШэньчжэнеКитайShenzhen MSU-BIT UniversityChinaУниверситет МГУ-ППИ в Шэньчжэне; Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияShenzhen MSU-BIT University, 1 International University Park Road; Lomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State University,Russian FederationФедеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии», Российская академия наукРоссияFederal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology,” Russian Academy of ScienceRussian FederationИнститут химии новых материалов, Национальная академия наук БеларусиБеларусьInstitute of Chemistry of New Materials, National Academy of Sciences of BelarusBelarusНаучно-исследовательский центр «Физическое материаловедение и композитные материалы»РоссияPhysical Materials Science and Composite Materials Research CentreRussian FederationНаучно-исследовательский центр «Физическое материаловедение и композитные материалы»; Международный научно-исследовательский центр «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы», Научно-исследовательская школа химии и прикладных биомедицинских наук, Национальный исследовательский Томский политехнический университетРоссияPhysical Materials Science and Composite Materials Research Centre; 6Piezo- and Magnetoelectric Materials Research Centre, Research School of Chemistry & Applied Biomedical Sciences, National Research Tomsk Polytechnic UniversityRussian Federation202330112023783S3339Copyright © Демьянова И.В., Акулина Е.А., Жаркова И.И., Воинова В.В., Чеснокова Д.В., Хоссаин А.М., Махина Т.К., Бонарцева Г.А., Куликовская В.И., Николайчук В.В., Мухортова Ю.Р., Прядко А.С., Сурменева М.А., Сурменев Р.А., Шайтан К.В., Бонарцев А.П., 20232023Демьянова И.В., Акулина Е.А., Жаркова И.И., Воинова В.В., Чеснокова Д.В., Хоссаин А.М., Махина Т.К., Бонарцева Г.А., Куликовская В.И., Николайчук В.В., Мухортова Ю.Р., Прядко А.С., Сурменева М.А., Сурменев Р.А., Шайтан К.В., Бонарцев А.П.Demianova I.V., Akoulina E.A., Zharkov I.I., Voinova V.V., Chesnokova D.V., Hossain A.M., Makhina T.K., Bonartseva G.A., Kulikouskaya V.I., Nikolaichuk V.V., Mukhortova Y.R., Pryadko A.S., Surmeneva M.A., Surmenev R.A., Shaitan K.V., Bonartse A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/1270

В работе получены пленки и скаффолды из поли-3-оксибутирата с различной микроструктурой тремя различными методами. Методом электроформования получены скаффолды с ориентированными и хаотично переплетенными волокнами различной толщины в зависимости от используемых параметров. Методами спин-коутинга и самоорганизации получены пленки с различной микроструктурой поверхности, в том числе с ориентированными элементами топографии. Показано, что микроструктура поверхности не влияет на рост мезенхимальных стволовых клеток в течение недели, однако оказывает влияние на морфологию прикрепленных клеток.

The study involved the fabrication of films with different roughness and scaffolds made of poly(3-hydroxybutyrate) using various methods. Chaotic and oriented scaffolds with varying fiber thickness were obtained through the electrospinning method, depending on the polymer concentration and electrospinning parameters. Films with different surface roughness were obtained using spin coating and self-assembly methods. It was demonstrated that the varying microstructure of the surface does not affect the growth of mesenchymal stem cells over the course of a week; however, it does influence the morphology of the adhered cells.

поли-3-оксибутиратмикроструктурированныйспин-коутингсамоорганизацияориентированныймезенхимальные стволовые клеткиpoly(3-hydroxybutyrate)microstructuredspin coatingself-assemblyorientedmesenchymal stem cellsИсследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект №20-64-47008) – разработка скаффолдов, полученных методом электроформования и изучение их морфологии и биосовместимости in vitro (биологический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова) и Министерства науки и высшего образования (грантовое соглашение №075-15-2021-588 от 1 июня 2021 г.) – исследование и анализ методом спектроскопии комбинационного рассеяния (Томский политехнический университет). Работы проведены без использования животных и без привлечения людей в качестве испытуемых.This research was funded by the Russian Science Foundation, project number. 20-64- 47008 (in part of the development of electrospun scaffolds and study of their morphology and biocompatibility in vitro; Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University), and was supported by the Ministry of Science and Higher Education, grant agreement number 075-15- 2021-588 dated June 1, 2021 (in part of research and analysis by Raman spectroscopy; Tomsk Polytechnic University).ReferencesWerner M., Blanquer S.B.G., Haimi S., Korus G., Dunlop J.W.C., Duda G.N., Grijpma D.W., Petersen A. Surface curvature differentially regulates stem cell migration and differentiation via altered attachment morphology and nuclear deformation. Adv. Sci. 2017;4(2):1600347.Werner M., Blanquer S.B.G., Haimi S., Korus G., Dunlop J.W.C., Duda G.N., Grijpma D.W., Petersen A. Surface curvature differentially regulates stem cell migration and differentiation via altered attachment morphology and nuclear deformation. Adv. Sci. 2017;4(2):1600347.Van der Flier L.G., Clevers H. Stem cells, selfrenewal, and differentiation in the intestinal epithelium. Annu. Rev. Physiol. 2009;71:241–260.Van der Flier L.G., Clevers H. Stem cells, selfrenewal, and differentiation in the intestinal epithelium. Annu. Rev. Physiol. 2009;71:241–260.Prittinen J., Zhou X., Bano F., Backman L., Danielson P. Microstructured collagen films for 3D corneal stroma modelling. Connect. Tissue Res. 2022;63(5):443–452.Prittinen J., Zhou X., Bano F., Backman L., Danielson P. Microstructured collagen films for 3D corneal stroma modelling. Connect. Tissue Res. 2022;63(5):443–452.Kim E.J., Boehm C.A., Mata A., Fleischman A.J., Muschler G.F., Roy S. Post microtextures accelerate cell proliferation and osteogenesis. Acta Biomater. 2010;6(1):160–169.Kim E.J., Boehm C.A., Mata A., Fleischman A.J., Muschler G.F., Roy S. Post microtextures accelerate cell proliferation and osteogenesis. Acta Biomater. 2010;6(1):160–169.Koh L.B., Rodriguez I., Venkataraman S.S. The effect of topography of polymer surfaces on platelet adhesion. Biomaterials. 2010;31(7):1533–1545.Koh L.B., Rodriguez I., Venkataraman S.S. The effect of topography of polymer surfaces on platelet adhesion. Biomaterials. 2010;31(7):1533–1545.Li L., Chen C., Li J., Zhang A., Liu X., Xu B., Gao S., Jin G., Ma Z. Robust and hydrophilic polymeric films with honeycomb pattern and their cell scaffold applications. J. Mater. Chem. 2009;19(18):2789–2796.Li L., Chen C., Li J., Zhang A., Liu X., Xu B., Gao S., Jin G., Ma Z. Robust and hydrophilic polymeric films with honeycomb pattern and their cell scaffold applications. J. Mater. Chem. 2009;19(18):2789–2796.Norrman K., Ghanbari-Siahkali A., Larsen N.B. 6 Studies of spin-coated polymer films. Annu. Rep. Prog. Chem., Sect. C: Phys. Chem. 2005;101:174–201.Norrman K., Ghanbari-Siahkali A., Larsen N.B. 6 Studies of spin-coated polymer films. Annu. Rep. Prog. Chem., Sect. C: Phys. Chem. 2005;101:174–201.Dong W., Zhou Y., Yan D., Mai Y., He L., Jin C. Honeycomb-structured microporous films made from hyperbranched polymers by the breath figure method. Langmuir. 2009;25(1):173–178.Dong W., Zhou Y., Yan D., Mai Y., He L., Jin C. Honeycomb-structured microporous films made from hyperbranched polymers by the breath figure method. Langmuir. 2009;25(1):173–178.Tokaruk W.A., Molteno T.C.A., Morris S.W. Bénard-Marangoni convection in two-layered liquids. Phys. Rev. Lett. 2000;84(16):3590–3593.Tokaruk W.A., Molteno T.C.A., Morris S.W. Bénard-Marangoni convection in two-layered liquids. Phys. Rev. Lett. 2000;84(16):3590–3593.Wong K.H., Hernández-Guerrero M., Granville A.M., Davis T.P., Barner-Kowollik C., Stenzel M.H. Water-assisted formation of honeycomb structured porous films. J. Porous Mater. 2006;13(3):213–223.Wong K.H., Hernández-Guerrero M., Granville A.M., Davis T.P., Barner-Kowollik C., Stenzel M.H. Water-assisted formation of honeycomb structured porous films. J. Porous Mater. 2006;13(3):213–223.Bondartsev A.P., Bonartseva G.A., Reshetov I.V., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P. Application of polyhydroxyalkanoates in medicine and the biological activity of natural poly(3-hydroxybutyrate). Acta Naturae. 2019;11(2):4–16.Bondartsev A.P., Bonartseva G.A., Reshetov I.V., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P. Application of polyhydroxyalkanoates in medicine and the biological activity of natural poly(3-hydroxybutyrate). Acta Naturae. 2019;11(2):4–16.Sunami H., Ito E., Tanaka M., Yamamoto S., Shimomura M. Effect of honeycomb film on protein adsorption, cell adhesion and proliferation. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2006;284–285:548–551.Sunami H., Ito E., Tanaka M., Yamamoto S., Shimomura M. Effect of honeycomb film on protein adsorption, cell adhesion and proliferation. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2006;284–285:548–551.Xue J., Wu T., Dai Y., Xia Y. Electrospinning and electrospun nanofibers: Methods, materials, and applications. Chem. Rev. 2019;119(8):5298–5415.Xue J., Wu T., Dai Y., Xia Y. Electrospinning and electrospun nanofibers: Methods, materials, and applications. Chem. Rev. 2019;119(8):5298–5415.Demina T.S., Bolbasov E.N., Peshkova M.A., Efremov Y.M., Bikmulina P.Y., Birdibekova A.V., Popyrina T.N., Kosheleva N.V., Tverdokhlebov S.I., Timashev P.S., Akopova T.A. Electrospinning vs. electro-assisted solution blow spinning for fabrication of fibrous scaffolds for tissue engineering. Polymers. 2022;14(23):5254.Demina T.S., Bolbasov E.N., Peshkova M.A., Efremov Y.M., Bikmulina P.Y., Birdibekova A.V., Popyrina T.N., Kosheleva N.V., Tverdokhlebov S.I., Timashev P.S., Akopova T.A. Electrospinning vs. electro-assisted solution blow spinning for fabrication of fibrous scaffolds for tissue engineering. Polymers. 2022;14(23):5254.Bonartsev A.P., Zharkova I.I., Voinova V.V., Kuznetsova E.S., Zhuikov V.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Potashnikova D.M., Chesnokova D.V., Khaydapova D.D., Bonartseva G.A., Shaitan K.V. Poly(3-hydroxybutyrate)/poly(ethylene glycol) scaffolds with different microstructure: the effect on growth of mesenchymal stem cells. 3 Biotech. 2018;8(8):328.Bonartsev A.P., Zharkova I.I., Voinova V.V., Kuznetsova E.S., Zhuikov V.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Potashnikova D.M., Chesnokova D.V., Khaydapova D.D., Bonartseva G.A., Shaitan K.V. Poly(3-hydroxybutyrate)/poly(ethylene glycol) scaffolds with different microstructure: the effect on growth of mesenchymal stem cells. 3 Biotech. 2018;8(8):328.Pryadko A.S., Mukhortova Y.R., Chernozem R.V., et al. Electrospun magnetic composite poly-3-hydroxybutyrate/magnetite scaffolds for biomedical applications: Composition, structure, magnetic properties, and biological performance. ACS Appl. Bio Mater. 2022;5(8):3999–4019.Pryadko A.S., Mukhortova Y.R., Chernozem R.V., et al. Electrospun magnetic composite poly-3-hydroxybutyrate/magnetite scaffolds for biomedical applications: Composition, structure, magnetic properties, and biological performance. ACS Appl. Bio Mater. 2022;5(8):3999–4019.Kulikouskaya V.I., Nikalaichuk V.V., Bonartsev A.P., Akoulina E.A., Belishev N.V., Demianova I.V., Chesnokova D.V., Makhina T.K., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Hileuskaya K.S., Voinova V.V. Honeycomb-structured porous films from poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate): Physicochemical characterization and mesenchymal stem cells behavior. Polymers (Basel). 2022;14(13):2671.Kulikouskaya V.I., Nikalaichuk V.V., Bonartsev A.P., Akoulina E.A., Belishev N.V., Demianova I.V., Chesnokova D.V., Makhina T.K., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Hileuskaya K.S., Voinova V.V. Honeycomb-structured porous films from poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate): Physicochemical characterization and mesenchymal stem cells behavior. Polymers (Basel). 2022;14(13):2671.Stalder A. F., Kulik G., Sage D., Barbieri L., Hoffmann P. A snake-based approach to accurate determination of both contact points and contact angles. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2006;286(1–3):92–103.Stalder A. F., Kulik G., Sage D., Barbieri L., Hoffmann P. A snake-based approach to accurate determination of both contact points and contact angles. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2006;286(1–3):92–103.Yusop N., Battersby P., Alraies A., Sloan A.J., Moseley R., Waddington R.J. Isolation and characterisation of mesenchymal stem cells from rat bone marrow and the endosteal niche: A comparative study. Stem Cells Int. 2018;2018:6869128.Yusop N., Battersby P., Alraies A., Sloan A.J., Moseley R., Waddington R.J. Isolation and characterisation of mesenchymal stem cells from rat bone marrow and the endosteal niche: A comparative study. Stem Cells Int. 2018;2018:6869128.Kumar P., Nagarajan A., Uchil P.D. Analysis of cell viability by the MTT assay. Cold Spring Harb. Protoc. 2018;2018(6):469–472.Kumar P., Nagarajan A., Uchil P.D. Analysis of cell viability by the MTT assay. Cold Spring Harb. Protoc. 2018;2018(6):469–472.Özen A., Gül Sancak İ., Tiryaki M., Ceylan A., Alparslan Pınarlı F., Delibaşı T. Mesenchymal stem cells (Mscs) in scanning electron microscopy (SEM) world. Niche. 2013;2:22–24.Özen A., Gül Sancak İ., Tiryaki M., Ceylan A., Alparslan Pınarlı F., Delibaşı T. Mesenchymal stem cells (Mscs) in scanning electron microscopy (SEM) world. Niche. 2013;2:22–24.Furukawa T., Sato H., Murakami R., Zhang J., Noda I., Ochiai S., Ozaki Y. Raman microspectroscopy study of structure, dispersibility, and crystallinity of poly (hydroxybutyrate)/poly (l-lactic acid) blends. Polymer. 2006;47(9):3132–3140.Furukawa T., Sato H., Murakami R., Zhang J., Noda I., Ochiai S., Ozaki Y. Raman microspectroscopy study of structure, dispersibility, and crystallinity of poly (hydroxybutyrate)/poly (l-lactic acid) blends. Polymer. 2006;47(9):3132–3140.Furukawa T., Sato H., Murakami R., Zhang J., Duan Y.X., Noda I., Shukichi O., Ozaki Y. Structure, dispersibility, and crystallinity of poly(hydroxybutyrate)/poly(l-lactic acid) blends studied by FT-IR microspectroscopy and differential scanning calorimetry. Macromolecules. 2005;38(15):6445–6454.Furukawa T., Sato H., Murakami R., Zhang J., Duan Y.X., Noda I., Shukichi O., Ozaki Y. Structure, dispersibility, and crystallinity of poly(hydroxybutyrate)/poly(l-lactic acid) blends studied by FT-IR microspectroscopy and differential scanning calorimetry. Macromolecules. 2005;38(15):6445–6454.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.