Фотоотверждаемые пленки на основе фиброина и желатина для регенерации кожных покровов

Поиск новых подходов для восстановления кожных покровов – актуальная задача современной регенеративной медицины. Перспективным направлением в данной области является использование биосовместимых материалов. Конструкции из них могут служить основой биомедицинских изделий, предназначенных для замещения поврежденной ткани, или выполнять роль раневых покрытий. В данной работе были созданы фотополимеризуемые пленки на основе фиброина шелка и метакрилированного желатина (Ф-МЖ). В ходе исследования in vitro было выявлено, что использование пленок в качестве субстрата для культивирования фибробластов NIH 3T3 и кератиноцитов HaCaT приводит к изменению кинетики роста клеток. По данным МТТ-теста, на фотополимеризуемых пленках скорость пролиферации фибробластов была меньше, а кератиноцитов больше по сравнению с культуральным пластиком. Оценка влияния полученных пленок на регенерацию кожи была произведена in vivo в модели полнослойной раны кожи мыши. Использование пленок Ф-МЖ в качестве раневых покрытий способствовало ускорению заживления раны и более полному восстановлению структуры кожи по сравнению с контролем (применение марли). У животных в экспериментальной группе наблюдалось формирование волосяных фолликулов и сокращение площади рубца на 28 сут.

раневые покрытия, фиброин, метакрилированный желатин, фотополимеризация, кератиноциты, фибробласты, тканевая инженерия

1. Stone R., Natesan Sh., Kowalczewski C.J., Mangum L.H., Clay N.E., Clohessy R.M., Carlsson A.H., Tassin D.H., Chan R.K., Rizzo J.A., Christy R.J. Advancements in regenerative strategies through the continuum of burn care // Front. Pharmacol. 2018. Vol. 9. N 1: 672.

2. Varkey M., Visscher D.O., van Zuijlen P.P.M., Atala A., Yoo J.J. Skin bioprinting: the future of burn wound reconstruction? // Burns Trauma. 2019. Vol. 7. N 1. P. 4–15.

3. Hu Sh., Cai X., Qu X., Yu B., Yan Ch., Yang J., Li F., Zheng Yu., Shi X. Preparation of biocompatible wound dressings with long-term antimicrobial activity through covalent bonding of antibiotic agents to natural polymers // Int. J. Biol. Macromol. 2019. Vol. 123. N 1. P. 1320–1330.

4. Bonartsev A.P., Zharkova I.I., Yakovlev S.G. et al. 3D-scaffolds from poly(3-hydroxybutyrate)poly(ethylene glycol) copolymer for tissue engineering // J. Biomater. Tissue Eng. 2016. Vol. 6. N 1. P. 42–52.

5. 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. Photocurable hydrogels containing spidroin or fibroin // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2018. Vol. 73. N 1. P. 24–27.

6. Kundu B., Rajkhowa R., Kundu S.C., Wang X. Silk fibroin biomaterials for tissue regenerations // Adv. Drug Deliv. Rev. 2013 Vol. 65. N 4. P. 457–470.

7. Zhu A., Fang N., Chan-Park M., Chan V. Adhesion contact dynamics of 3T3 fibroblasts on poly (lactide-co-glycolide acid) surface modified by photochemical immobilization of biomacromolecules // Biomaterials. 2006. Vol. 27. N 12. P. 2566–2576.

8. Жаркова И.И., Бонарцев А.П., Босхомджиев А.П., Ефремов Ю.М., Багров Д.В., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Воинова В.В., Яковлев С.Г., Филатова Е.В., Зернов А.Л., Андреева Н.В., Иванов Е.А., Бонарцева Г.А., Шайтан К.В. Влияние модификации поли-3- оксибутирата полиэтиленгликолем на жизнеспособность клеток, культивиируемых на полимерных пленках // Биомедицинская химия. 2012. Vol. 58. N 5. P. 579–591.

9. Moisenovich M.M., Kulikov D.A., Arkhipova A.Yu., Malyuchenko N.V., Kotlyarova M.S., Goncharenko A.V., Kulikov A.V., Mashkov A.E., Agapov I.I., Paleev F.N., Svistunov A.A., Kirpichnikov M.P. Fundamental bases for the use of silk fibroin-based bioresorbable microvehicles as an example of skin regeneration in therapeutic practice // Ter. Arkh. 2015. Vol. 87. N 12. P. 66–72.

10. Arkhipova A.Yu., 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 // Biochem. 2016. Vol. 81. N. 11. P. 1251–1260.

11. Qi Y., Wang H., Wei K., Yang Y., Zheng R.Y., Kim I.S., Zhang K.Q. A review of structure construction of silk fibroin biomaterials from single structures to multi-level structures // Int. J. Mol. Sci. 2017. Vol. 18. N 3. P. 237.

12. ter Horst B., Chouhan G., Moiemen N.S., Grover L.M. Advances in keratinocyte delivery in burn wound care // Adv. Drug Deliv. Rev. 2018. Vol. 123. N 1. P. 18–32.

13. Gomez L.A., Alekseev A.E., Aleksandrova L.A., Brady P.A., Terzic A. Use of the MTT assay in adult aentricular cardiomyocytes to assess viability: effects of adenosine and potassium on cellular survival // J. Mol. Cell. Cardiol. 1997. Vol. 29 N 4. P. 1255–1266.

14. Kuphal S., Bosserhoff A. Recent progress in understanding the pathology // J. Pathol. 2009. Vol. 219. N 4. P. 400–409.

15. Zhao X., Lang Q., Yildirimer L., Lin Z.Y., Cui W., Annabi N., Ng K.W., Dokmeci M.R., Ghaemmaghami A.M., Khademhosseini A. Photocrosslinkable gelatin hydrogel for epidermal tissue engineering // Adv. Healthc. Mater. 2016. Vol. 5. N 1. P. 108–118.

16. Min B.-M., Lee G., Kim S.H., Nam Y.S., Lee T.S., Park W.H. Electrospinning of silk fibroin nanofibers and its effect on the adhesion and spreading of normal human keratinocytes and fibroblasts in vitro // Biomaterials. 2004. Vol. 25. N 7–8. P. 1289–1297.

17. Schunck M., Neumann C., Proksch E. Artificial barrier repair in wounds by semi-occlusive foils reduced wound contraction and enhanced cell migration and reepithelization in mouse skin // J. Invest. Dermatol. 2005. Vol. 125. N 5. P. 1063–1071.

18. Ito M., Yang Z., Andl T., Cui C., Kim N., Millar S.E. Cotsarelis G. Wnt-dependent de novo hair follicle regeneration in adult mouse skin after wounding // Nature. 2007. Vol. 447. N 7142. P. 316–320.

19. Rittié L. Cellular mechanisms of skin repair in humans and other mammals // J. Cell Commun. Signal. 2016. Vol. 10. N. 2. P. 103–120.

20. Ferguson M.W.J., O’Kane S. Scar–free healing: from embryonic mechanisms to adult therapeutic intervention // Philos. Trans. R. Soc. London. Ser. B Biol. Sci. 2004. Vol. 359. N 1445. P. 839–850.