Использование биодеградируемых материалов на основе альгината и пектинов в профилактике спайкообразования

Проблема лечения и профилактики спаек брюшины остается высокоактуальной и в настоящее время. Одним из способов предотвращения спайкообразования в брюшной полости является применение биодеградируемых гелей и мембран. Целью исследования являлись разработка и экспериментальная оценка новых биодеградируемых материалов на основе альгинатов и пектинов. Альгинатный гидрогель изготавливали с 4,0; 7,0 и 10,0 мас. % содержанием альгината натрия. Золи пектинов разной степени этерификации и амидирования синтезировали методом «зеленой химии». Для получения пленок и пористых матриц применяли методы полива (solution casting method) и криоструктурирования (freeze-drying technique). Изготовленные материалы изучали in vitro и in vivo в эксперименте, оценивая их физические свойства, биосовместимость, биодеградируемость, противоспаечное действие, возможность использования в качестве матрикса для трансплантации мезенхимальных стволовых клеток (МСК). Применение 7,0 мас. % альгинатного гидрогеля не вызвало послеоперационных осложнений и привело к образованию спаек только в 10 % случаев (в группе сравнения – в 85,7 %). Полученные методом полива пектиновые пленки деформировались в физиологическом растворе и питательной среде. In vivo биодеградации пленок не было, отмечены абсцессы и инфильтраты в брюшной полости. Кроме того, МСК к поверхности таких пленок не прикреплялись. Пористые пектиновые матрицы, полученные путем freeze-drying technique, частично разлагались уже в физиологическом растворе. В эксперименте их биодеградация отмечалась у половины животных с образованием в 25 % невыраженных спаек. При дальнейшем изучении отмечено хорошее прикрепление МСК к их поверхности, в том числе и внутри пор, с сохранением жизнеспособности клеточной культуры. Высокая степень биодеградации, хорошая биосовместимость, противоспаечная способность разработанных на основе альгинатного геля и пористых пектиновых матриксов материалов свидетельствует о возможности их применения в качестве носителей для клеточных трансплантаций при разработке новых методов лечения перитонеальных спаек

1. Peritoneal adhesions: etiology, pathophysiology, and clinical signifcance. Recent advances in prevention and management / T. Liakakos [et al.] // Dig. Surg. – 2001. – Vol. 18, N 4. – P. 260–273. https://doi.org/10.1159/000050149

2. Barbul, A. In brief [Abdominal adhesions] / A. Barbul // Curr. Probl. Surg. – 2015. – Vol. 52, N 7. – P. 266–269. https://doi.org/10.1067/j.cpsurg.2015.05.003

3. Intra-abdominal adhesions: defnition, origin, signifcance in surgical practice, and treatment options / D. Brüggmann [et al.] // Dtsch. Arztebl. Int. – 2010. – Vol. 107, N 44. – P. 769–775. https://doi.org/10.3238/arztebl.2010.0769

4. Спаечная болезнь брюшной полости / А. А. Андреев [и др.] // Вестн. эксперим. и клин. хирургии. – 2017. – Т. 10, № 4. – С. 320–326.

5. Кондратович, Л. М. Основы понимания формирования спаечного процесса в брюшной полости. интраоперационная профилактика противоспаечными барьерными препаратами (обзор литературы) / Л. М. Кондратович // Вестн. новых мед. технологий. – 2014. – Т. 21, № 3. – С. 169–173.

6. Benefts and harms of adhesion barriers for abdominal surgery: a systematic review and meta-analysis / R. P. Broek [et al.] // Lancet. – 2014. – Vol. 383, N 9911. – P. 48–59. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(13)61687-6

7. Preparation of stable sols of silver nanoparticles in aqueous pectin solutions and properties of the sols / M. K. A. AlMuhanna [et al.] // Colloid. J. – 2015. – Vol. 77, N 6. – P. 677–684. https://doi.org/10.1134/s1061933x15060022

8. Экспериментальная модель перитонеальных спаек / А. В. Жура [и др.] // Новости хирургии. – 2017. – № 4. – С. 333–339.

9. Клинические возможности применения аутогенных мультипотентных мезенхимных стромальных клеток жировой ткани при лечении пациентов с трофическими язвами нижних конечностей / Е. В. Баранов [и др.] // Гены и клетки. – 2008. – Т. 8, № 2. – С. 79–84.

10. Kassem, М. Mesenchymal stem cells: cell biology and potential use in therapy / М. Kassem, M. Kristiansen, B. M. Abdallah // Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. – 2004. – Vol. 95, N 5. – P. 209–2014. https://doi.org/10.1111/j.1742-7843.2004.pto950502.x

11. Herrick, S. E. Mesothelial progenitor cells and their potential in tissue engineering / S. E. Herrick, S. E. Mutsaers // Int. J. Biochem. Cell Biol. – 2004. – Vol. 36, N 4. – P. 621–642. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2003.11.002

12. Lucas, P. A. Stem cells for mesothelial repair: an understudied modality / P. A. Lucas // Int. J. Artif. Organs. – 2007. – Vol. 30, N 6. – P. 550–556. https://doi.org/10.1177/039139880703000613

13. Effect of rat mesenchymal stem cells on development of abdominal adhesions after surgery / P. A. Lucas [et al.] // J. Surg. Res. – 1996. – Vol. 62, N 2. – P. 229–232. https://doi.org/10.1006/jsre.1996.0200

14. Клеточные технологии для регенеративной медицины : сб. материалов 2-й Всерос. шк.-конф. для молодых ученых, 17–21 окт. 2011 г. на базе Ин-та цитологии РАН / под ред. Г. П. Пинаева [и др.]. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2011. – 332 с.

15. 3D porous calcium-alginate scaffolds cell culture system improved human osteoblast cell clusters for cell therapy / C.-Y. Chen [et al.] // Theranostics. – 2015. – Vol. 5, N 6. – P. 643–655. https://doi.org/10.7150/thno.11372

16. Alginate-chitosan/hydroxyapatite polyelectrolyte complex porous scaffolds: preparation and characterization / J. Han [et al.] // Int. J. Biol. Macromol. – 2010. – Vol. 46, N 2. – P. 199–205. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2009.11.004

17. Shapiro, L. Novel alginate sponges for cell culture and transplantation / L. Shapiro, S. Cohen // Biomaterials. – 1997. – Vol. 18, N 8. – P. 583–590. https://doi.org/10.1016/s0142-9612(96)00181-0

18. Effcacy and safety of sepraflm for preventing postoperative abdominal adhesion: systematic rewiew and metaanalysis / Q. Zeng [et al.] // World J. Surg. – 2007. – Vol. 31, N 11. – P. 2125–2131. https://doi.org/10.1007/s00268-007-9242-9

19. Biofunctionalized pectin hydrogels as 3D cellular microenvironments / S. Neves [et al.] // J. Mat. Chem. B. – 2015. – Vol. 3, N 10. – P. 2096–2108. https://doi.org/10.1039/c4tb00885e

20. Layer by layer buildup of polysaccharide-containing flms: physi-co-chemical properties and mesenchymal stem cells adhesion / V. Kulikouskaya [et al.] // J. Biomed. Mat. Res. Pt. A. – 2018. – Vol. 106, N 8. – P. 2093–2104. https://doi.org/10.1002/jbm.a.36408

21. Получение гидрогеля на основе нанокомпозита пектин-Ag, обладающего собственной антимикробной активностью / К. С. Гилевская [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2018. – T. 62, № 4. – C. 432–438.