vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biologyvestnik-bio-msu-523Research ArticleМетодыMethodsФОТООТВЕРЖДАЕМЫЕ ГИДРОГЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ СПИДРОИН ИЛИ ФИБРОИНPHOTOCURABLE HYDROGELS CONTAINING METHACRYLATED GELATIN AND SPIDROIN OR FIBROINБессоновИ. В.BessonovI. V.

Бессонов Иван Викторович – мл. науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

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

Department of Bioengineering

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

ivanbessonov@gmail.comКотляроваМ. С.KotliarovaM. S.

Котлярова Мария Сергеевна – аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

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

Department of Bioengineering

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

kotlyarova.ms@gmail.comКопицынаМ. Н.KopitsynaM. N.

Копицына Мария Николаевна – мл. науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

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

Department of Bioengineering

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

mariankuznetsova@gmail.comФедуловА. В.FedulovA. V.

Федулов Александр Владимирович – науч. сотр., детский хирург отделения детской хирургии Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М.Ф. Владимирского.

Россия, 129110, г. Москва, ул. Щепкина, д. 61/2, корп. 1;

Shepkina st. 61/2–1, Moscow, 129110, Russia;

iksanderf@mail.ruМойсеновичА. М.MoysenovichA. M.

Мойсенович Анастасия Михайловна – аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

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

Department of Bioengineering

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

a-moisenovich@mail.ruАрхиповаА. Ю.ArkhipovaA. Yu.

Архипова Анастасия Юрьевна – канд. биол. наук, мл. науч. сотр. лаборатории конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ.

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

Laboratory of Confocal Microscopy, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

anastasia-yu-arkhipova@yandex.ruБогушВ. Г.BogushV. G.

Богуш Владимир Григорьевич – канд. биол. наук, вед. науч. сотр. лаборатории белковой инженерии ГосНИИгенетика.

Россия, 117545, г. Москва, 1-й Дорожный проезд, д. 1

1-st Dorozhniy pr. 1, Moscow, 117545, Russia

bogush@genetika.ruБагровД. В.BagrovD. V.

Багров Дмитрий Владимирович – канд. физ.-мат. наук, науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

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

Department of Bioengineering

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

dbagrov@gmail.comРамоноваА. А.RamonovaA. A.

Рамонова Алла Аликовна – мл. науч. сотр. межкафедральной лаборатории конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ.

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

Laboratory of Confocal Microscopy, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

a.ramonova@yandex.ruМашковА. Е.MashkovA. E.

Машков Александр Евгеньевич – докт. мед. наук, руководитель отделения детской хирургии Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М.Ф. Владимирского.

Россия, 129110, г. Москва, ул. Щепкина, д. 61/2, корп. 1;

Shepkina st. 61/2–1, Moscow, 129110, Russia;

malexe@yandex.ruШайтанК. В.ShaitanK. V.

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

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

Department of Bioengineering

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

shaytan49@yandex.ruМойсеновичМ. М.MoisenovichM. M.

Мойсенович Михаил Михайлович – канд. биол. наук, зав. лабораторией конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ.

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

Laboratory of Confocal Microscopy, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia;

mmoisenovich@mail.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. ВладимирскогоРоссияM.F. Vladimirsky Moscow Regional Scientific Research Clinical InstituteRussian FederationГосударственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов национального исследовательского центра «Курчатовский институт»РоссияState Research Institute for Genetics and Selection of Industrial Microorganisms of National Research Center “Kurchatov Institute”Russian Federation2018230120187312933Copyright © Бессонов И.В., Котлярова М.С., Копицына М.Н., Федулов А.В., Мойсенович А.М., Архипова А.Ю., Богуш В.Г., Багров Д.В., Рамонова А.А., Машков А.Е., Шайтан К.В., Мойсенович М.М., 20182018Бессонов И.В., Котлярова М.С., Копицына М.Н., Федулов А.В., Мойсенович А.М., Архипова А.Ю., Богуш В.Г., Багров Д.В., Рамонова А.А., Машков А.Е., Шайтан К.В., Мойсенович М.М.Bessonov I.V., Kotliarova M.S., Kopitsyna M.N., Fedulov A.V., Moysenovich A.M., Arkhipova A.Y., Bogush V.G., Bagrov D.V., Ramonova A.A., Mashkov A.E., Shaitan K.V., Moisenovich M.M.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/523

Получены биосовместимые фотоотверждаемые гидрогели, состоящие из метакрилированного желатина и белков шелка (рекомбинантного аналога спидроина каркасной нити паутины Nephila clavipes и фиброина шелка из коконов тутового шелкопряда Bombyx mori). Данные полимеры характеризуются высокой биосовместимостью и способностью к биодеградации, что обуславливает возможность их применения в тканевой инженерии.Гидрогели были изготовлены двумя способами, позволяющими получать либо изделия большого размера, либо микроструктуры заданной формы. Для изготовления объемных гидрогелей образцы фотополимеризовали в свете ультрафиолетовой лампы в течение 10 мин.В результате были получены образцы гидрогелей, представляющие собой диски диаметром 13 мм. Методом сканирующей электронной микроскопии было показано, что они обладают пористой структурой. Микроструктуры были сформированы на покровном стекле с использованием лазера с длиной волны 405 нм микроскопа Eclipse Ti-E с конфокальным модулем А1 (Nikon, Япония). Данный подход позволяет контролировать топографические особенности получаемых субстратов, он применим для создания микроструктурированных поверхностей, которые могут быть использованы для изучения взаимодействия клеток с субстратом.

Photocurable hydrogels were fabricated from methacrylated gelatin and silk proteins, including recombinant analogue of spidroin from Nephila clavipes spider web and fibroin from the cocoons of the silkworm Bombyx mori. These polymers have high applicability in tissue engineering due to their biocompatibility and biodegradability. Hydrogels were fabricated using two different methods that allowed us to obtain either large-sized products or microstructures of certain shape.For the production of extensive hydrogels, samples were photopolymerized in the UV light within ten minutes. As a result samples of hydrogels were obtained as disks with a diameter of 13 mm.Scanning electron microscopy confirmed their porous structure. Microstructures were formed on coverslips using confocal microscope Eclipse Ti-E with 405 nm laser. This approach gives us an opportunity to control the topographic features of the obtained substrates and is applicable for creating micropatterns for studying the interaction of cells with a substrate.

гидрогелифотополимеризацияспидроинфиброинтканевая инженерияметакрилированный желатинhydrogelsphotopolymerizationspidroinfibrointissue engineeringmethacrylic gelatinReferencesLi S., Tuft B.W., Xu L., Polacco M.A., Clarke J.C., Guymon C.A., Hansen M.R. Microtopographical features generated by photopolymerization recruit RhoA/ROCK through TRPV1 to direct cell and neurite growth // Biomaterials. 2015. Vol. 53. P. 95–106.Li S., Tuft B.W., Xu L., Polacco M.A., Clarke J.C., Guymon C.A., Hansen M.R. Microtopographical features generated by photopolymerization recruit RhoA/ROCK through TRPV1 to direct cell and neurite growth // Biomaterials. 2015. Vol. 53. P. 95–106.Chia H.N., Wu B.M. Recent advances in 3D printing of biomaterials // J. Biol. Eng. 2015. Vol. 9. 4.Chia H.N., Wu B.M. Recent advances in 3D printing of biomaterials // J. Biol. Eng. 2015. Vol. 9. 4.Yue K., Trujillo-de Santiago G., Alvarez M., Tamayol A., Annabi N., Khademhosseini A. Synthesis, properties, and biomedical applications of gelatin methacryloyl (GelMA) hydrogels // Biomaterials. 2015. Vol. 73. P. 254–271.Yue K., Trujillo-de Santiago G., Alvarez M., Tamayol A., Annabi N., Khademhosseini A. Synthesis, properties, and biomedical applications of gelatin methacryloyl (GelMA) hydrogels // Biomaterials. 2015. Vol. 73. P. 254–271.Xiao W., He J., Nichol J.W., Wang L., Hutson C.B., Wang B., Du Y., Fan H., Khademhosseini A. Synthesis and characterization of photocrosslinkable gelatin and silk fibroin interpenetrating polymer network hydrogels // Acta Biomater. 2011. Vol. 7. N 6. P. 2384–2393.Xiao W., He J., Nichol J.W., Wang L., Hutson C.B., Wang B., Du Y., Fan H., Khademhosseini A. Synthesis and characterization of photocrosslinkable gelatin and silk fibroin interpenetrating polymer network hydrogels // Acta Biomater. 2011. Vol. 7. N 6. P. 2384–2393.Moisenovich M.M., Pustovalova O.I., Shackelford J., Vasiljeva T.V., Druzhinina T.V., Kamenchuk Y.A., Guzeev V.V., Sokolova O.S., Bogush V.G., Debabov V.G., Kirpichnikov M.P., Agapov I.I. Tissue regeneration in vivo within recombinant spidroin 1 scaffolds // Biomaterials. 2012. Vol. 33. N 15. P. 3887–3898.Moisenovich M.M., Pustovalova O.I., Shackelford J., Vasiljeva T.V., Druzhinina T.V., Kamenchuk Y.A., Guzeev V.V., Sokolova O.S., Bogush V.G., Debabov V.G., Kirpichnikov M.P., Agapov I.I. Tissue regeneration in vivo within recombinant spidroin 1 scaffolds // Biomaterials. 2012. Vol. 33. N 15. P. 3887–3898.Sidoruk K.V, Davydova L.I., Kozlov D.G., Gubaidullin D.G., Glazunov A.V., Bogush V.G., Debabov V.G. Fermentation optimization of a Saccharomyces cerevisiae strain producing 1F9 recombinant spidroin // Appl. Biochem. Microbiol. 2015. Vol. 51. N 7. P. 766–773.Sidoruk K.V, Davydova L.I., Kozlov D.G., Gubaidullin D.G., Glazunov A.V., Bogush V.G., Debabov V.G. Fermentation optimization of a Saccharomyces cerevisiae strain producing 1F9 recombinant spidroin // Appl. Biochem. Microbiol. 2015. Vol. 51. N 7. P. 766–773.Caló E., Khutoryanskiy V.V. Biomedical applications of hydrogels: a review of patents and commercial products // Eur. Polym. J. 2015. Vol. 65. P. 252–267.Caló E., Khutoryanskiy V.V. Biomedical applications of hydrogels: a review of patents and commercial products // Eur. Polym. J. 2015. Vol. 65. P. 252–267.Kamoun E.A., Kenawy E.R.S., Chen X. A review on polymeric hydrogel membranes for wound dressing applications: PVA-based hydrogel dressings // J. Adv. Res. 2017. Vol. 8. N 3. P. 217–233.Kamoun E.A., Kenawy E.R.S., Chen X. A review on polymeric hydrogel membranes for wound dressing applications: PVA-based hydrogel dressings // J. Adv. Res. 2017. Vol. 8. N 3. P. 217–233.Arkhipova A.Y., Nosenko M.A., Malyuchenko N.V., Zvartsev R.V., Moisenovich A.M., Zhdanova A.S., Vasil’eva T.V., Gorshkova E.A., Agapov I.I., Drutskaya M.S., Nedospasov S.A., Moisenovich M.M. Effects of fibroin microcarriers on inflammation and regeneration of deep skin wounds in mice // Biochemistry (Mosc). 2016. Vol. 81. N 11. С. 1251–1260.Arkhipova A.Y., Nosenko M.A., Malyuchenko N.V., Zvartsev R.V., Moisenovich A.M., Zhdanova A.S., Vasil’eva T.V., Gorshkova E.A., Agapov I.I., Drutskaya M.S., Nedospasov S.A., Moisenovich M.M. Effects of fibroin microcarriers on inflammation and regeneration of deep skin wounds in mice // Biochemistry (Mosc). 2016. Vol. 81. N 11. С. 1251–1260.Moisenovich M.M., Malyuchenko N.V., Arkhipova A.Y., Kotlyarova M.S., Davydova L.I., Goncharenko A.V., Agapova O.I., Drutskaya M.S., Bogush V.G., Agapov I.I., Debabov V.G., Kirpichnikov M.P. Novel 3D-microcarriers from recombinant spidroin for regenerative medicine // Dokl. Biochem. Biophys. 2015. Vol. 463. N 1. P. 232–235.Moisenovich M.M., Malyuchenko N.V., Arkhipova A.Y., Kotlyarova M.S., Davydova L.I., Goncharenko A.V., Agapova O.I., Drutskaya M.S., Bogush V.G., Agapov I.I., Debabov V.G., Kirpichnikov M.P. Novel 3D-microcarriers from recombinant spidroin for regenerative medicine // Dokl. Biochem. Biophys. 2015. Vol. 463. N 1. P. 232–235.Burri O., Wolf B., Seitz A., Gönczy P. TRACMIT: An effective pipeline for tracking and analyzing cells on micropatterns through mitosis // PLoS ONE. 2017. Vol. 12. N 7. e0179752.Burri O., Wolf B., Seitz A., Gönczy P. TRACMIT: An effective pipeline for tracking and analyzing cells on micropatterns through mitosis // PLoS ONE. 2017. Vol. 12. N 7. e0179752.

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