Выпуск 23-6, 2024

Оригинальная статья

https://doi.org/10.38025/2078-1962-2024-23-6-45-53

Сравнительная оценка биосовместимости губок на основе различных солей хитозана in vitro

Посмотреть статью (PDF файл для скачивания)



XML файл для скачивания

1,2,* ORCIDВолкова М.В., 2 ORCIDКовалевский Я.Б., 1 ORCIDЕрёмин П.С., 3 ORCIDДемченко К.Н., 1 ORCIDГильмутдинова И.Р., 1 ORCIDМарков П.А.

1 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России, Москва, Россия
2 ООО «Химическая компания “Орион”», Санкт-Петербург, Россия
3ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» Минобороны России, Санкт-Петербург, Россия


РЕЗЮМЕ

ВВЕДЕНИЕ. Актуальность исследования обусловлена увеличением количества повреждений кожных покровов человека в ре- зультате чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Среди природных полимеров, широко используемых для изготовления раневых повязок, применяют хитозан, но его плохая растворимость является технологическим и биологическим ограничением для его эффективного включения и применения в качестве компонента раневых покрытий. Одним из способов решения проблемы является модификация хитозана гликолевой, молочной или аскорбиновой кислотами. Для эффективного и адекватного применения химических модификаций хитозана в качестве материала для раневых покрытий требуется оценить их биосовместимость.
ЦЕЛЬ. Оценка цитотоксичности и гемостатических свойств губок на основе хитозана, модифицированного гликолевой, молоч- ной и аскорбиновой кислотами, in vitro.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Губки на основе водорастворимых солей хитозана предоставлены ООО «Химическая компания “ Орион”». Биосовместимость полученных изделий оценивали на культуре мезенхимальных стволовых клеток, используя для этого методы световой и люминесцентной микроскопии. Метаболическую активность клеток (МТТ-тест) и сорбционные свой- ства биоматериалов оценивали методом спектрофотомерии.
РЕЗУЛЬТАТЫ. Губки из гликолата или лактата хитозана обеспечивают приживаемость большинства адгезированных клеток, в то время как губки из аскорбата хитозана ингибируют жизнеспособность и рост клеток. Выявлено, что губки из гликолата хи- тозана обладают наибольшей сорбционной емкостью по крови и способны поглощать свыше 700 мкл крови/см3. Губки из лак- тата хитозана и аскорбата хитозана демонстрируют сорбционную емкость на уровне 250 мкл крови/см3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По результатам исследований для дальнейшей разработки ранозаживляющих покрытий могут быть исполь- зованы губки из гликолата или лактата хитозана, обладающие хорошей биосовместимостью in vitro. Кроме того, губки из гли- колата хитозана могут быть использованы в качестве высокоэффективных гемостатических материалов. Губки из аскорбата хитозана требуют дальнейшей доработки и отдельного изучения.


КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: гликолат хитозана, лактат хитозана, аскорбат хитозана, цитотоксичность, гемостатические свойства

ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ: Данное исследование не было поддержано никакими внешними источниками финансирования.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ: Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ:

Волкова М.В., Ковалевский Я.Б., Ерёмин П.С., Демченко К.Н., Гильмутдинова И.Р., Марков П.А.
Сравнительная оценка биосовместимости губок на основе различных солей хитозана in vitro. Вестник восстановительной медицины. 2024; 23(6):45-53. https://doi.org/10.38025/2078-1962-2024-23-6-45-53 [Volkova M.V., Kovalevsky Ya.B., Eremin P.S., Demchenko K.N., Gilmutdinova I.R., Markov P.A. Comparative Evaluation of the Biocompatibility of Sponges Based on Different Chitosan Salts in vitro. Bulletin of Rehabilitation Medicine. 2024; 23(6):45-53. https://doi.org/10.38025/2078-1962-2024-23-6-45-53 (In Russ.).]

ДЛЯ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ:

Волкова Марина Викторовна, E-mail: biotech.volkova@list.ru


Список литературы:

  1. Hao Y., Zhao W., Zhang L., et al. Bio-multifunctional alginate/chitosan/fucoidan sponges with enhanced angiogenesis and hair follicle regeneration for promoting full-thickness wound healing. Materials & Design. 2020; 193: 108863. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108863
  2. Alaribe F.N., Manoto S.L., Motaung S.C.K.M. Scaffolds from biomaterials: advantages and limitations in bone and tissue engineering. Biologia. 2016; 71 (4): 353–366. https://doi.org/10.1515/biolog-2016-0056
  3. Xu X., Zeng Y., Chen Z., et al. Chitosan-based multifunctional hydrogel for sequential wound inflammation elimination, infection inhibition, and wound healing. International journal of biological macromolecules. 2023; 235: 123847. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123847
  4. Парамонов Б.А., Антонов С.Ф., Абрамов Н.А. и др. Влияние имплантируемых коллаген-хитозановых и желатин-хитозановых губок на состояние организма крысы: экспериментальное исследование. Ученые записки СПбГМУ им. И.П. Павлова. 2012; 19(3): 77–81. [Paramonov B.A., Antonov S.F., Abramov N.A., et al. The effect of collagen-chitosan and gelatin-chitosan sponges on general condition of rats. The Scientific Notes of the Pavlov University. 2012; 19(3): 77–81 (In Russ.).]
  5. Patrulea V., Ostafe V., Borchard G., et al. Chitosan as a starting material for wound healing applications. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2015; 97: 417–426. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2015.08.004
  6. Maged A., Abdelkhalek A.A., Mahmoud A.A., et al. Mesenchymal stem cells associated with chitosan scaffolds loaded with rosuvastatin to improve wound healing. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2019; 127: 185–198. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2018.11.002
  7. Nicholas M.N., Jeschke M.G., Amini-Nik S. Methodologies in creating skin substitutes. Cellular and molecular life sciences. 2016; 73: 3453–3472. https://doi.org/10.1007/s00018-016-2252-8
  8. Bardill J.R., Laughter M.R., Stager M., et al. Topical gel-based biomaterials for the treatment of diabetic foot ulcers. Acta biomaterialia. 2022; 138: 73–91. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2021.10.045
  9. Han F., Dong Y., Su Z., et al. Preparation, characteristics and assessment of a novel gelatin–chitosan sponge scaffold as skin tissue engineering material. International Journal of Pharmaceutics. 2014; 476(1–2): 124–133. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2014.09.036
  10. Zhu Y., Zhang Y., Zhou Y. Application progress of modified chitosan and its composite biomaterials for bone tissue engineering. International Journal of Molecular Sciences. 2022; 23(12): 6574. https://doi.org/10.3390/ijms23126574
  11. Fourie J., Taute F., du Preez L., et al. Chitosan composite biomaterials for bone tissue engineering — a review. Regenerative Engineering and Translational Medicine. 2020: 1–21. https://doi.org/10.1007/s40883-020-00187-7
  12. Madni A., Khan R., Ikram M. et al. Fabrication and characterization of chitosan–vitamin c–lactic acid composite membrane for potential skin tissue engineering. International Journal of Polymer Science. 2019; 2019. https://doi.org/10.1155/2019/4362395
  13. Pieklarz K., Galita G., Tylman M., et al. Physico-chemical properties and biocompatibility of thermosensitive chitosan lactate and chitosan chloride hydrogels developed for tissue engineering application. Journal of Functional Biomaterials. 2021; 12(2): 37. https://doi.org/10.3390/jfb12020037
  14. Jiang Y., Tang X., Li T., et al. Chitosan Lactate Particles for Non-Compression Hemostasis on Hepatic Resection. Polymers. 2023; 15(3): 656. https://doi.org/10.3390/polym15030656
  15. de Souza Soares L., Perim R.B., de Alvarenga E.S., et al. Insights on physicochemical aspects of chitosan dispersion in aqueous solutions of acetic, glycolic, propionic or lactic acid. International journal of biological macromolecules. 2019; 128: 140–148. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.01.106
  16. Ghahremani-Nasab M., Del Bakhshayesh A.R., Akbari-Gharalari N., et al. Biomolecular and cellular effects in skin wound healing: the association between ascorbic acid and hypoxia-induced factor. Journal of Biological Engineering. 2023; 17(1): 62. https://doi.org/10.1186/s13036-023-00380-6
  17. Vivcharenko V., Wojcik M., Palka K., et al. Highly porous and superabsorbent biomaterial made of marine-derived polysaccharides and ascorbic acid as an optimal dressing for exuding wound management. Materials. 2021; 14(5): 1211. https://doi.org/10.3390/ma14051211
  18. Волкова М.В., Носов А.М., Головко К.П. и др. Характеристика лактата хитозана, пригодного для остановки внутриполостных кровотечений. Биотехнология. 2024; 40(3): 88–94. https://doi.org/10.56304/S0234275824030098 [Volkova M.V., Nosov A.M., Golovko K.P., et al. Characteristics of chitosan lactate suitable for stopping intracavitary bleeding. Biotekhnologiya. 2024; 40(3): 88–94. https://doi.org/10.56304/S0234275824030098 (In Russ.).]
  19. Zheng K., Tong Y., Zhang S., et al. Flexible bicolorimetric polyacrylamide/chitosan hydrogels for smart real‐time monitoring and promotion of wound healing. Advanced Functional Materials. 2021; 31(34): 2102599. https://doi.org/10.1002/adfm.202102599
  20. Sang F., Liu C., Yan J., et al. Polysaccharide- and protein-based hydrogel dressings that enhance wound healing: A review. International journal of biological macromolecules. 2024; 280(1): 135482. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135482
  21. Jiang D., Rinkevich Y. Scars or Regeneration? Dermal Fibroblasts as Drivers of Diverse Skin Wound Responses. International journal of molecular sciences. 2020; 21(2): 617. https://doi.org/10.3390/ijms21020617
  22. Katoh K. FAK-Dependent Cell Motility and Cell Elongation. Cells, 2020; 9(1): 192. https://doi.org/10.3390/cells9010192
  23. Cao J., Wu P., Cheng Q., et al. Ultrafast fabrication of self-healing and injectable carboxymethyl chitosan hydrogel dressing for wound healing. ACS applied materials & interfaces. 2021; 13(20): 24095–24105. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c02089
  24. Hu S., Bi S., Yan D., et al. Preparation of composite hydroxybutyl chitosan sponge and its role in promoting wound healing. Carbohydrate polymers. 2018; 184: 154–163. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.12.033
  25. Jagetia G.C., Rajanikant G.K., Baliga M.S., et al. Augmentation of wound healing by ascorbic acid treatment in mice exposed to γ-radiation. International journal of radiation biology. 2004; 80(5): 347–354. https://doi.org/10.1080/09553000410001692744 
  26. Muzzarelli R.A., Morganti P., Morganti G., et al. Chitin nanofibrils/chitosan glycolate composites as wound medicaments. Carbohydrate Polymers. 2007; 70(3): 274–284. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.04.008



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

©
Эта статья открытого доступа по лицензии CC BY 4.0. Издательство: ФГБУ «НМИЦ РК» Минздрава России.