Ключевые слова: полимерная заплата; фиброин шелка; сиролимус; электроспиннинг; биосовместимость.
- Аннотация
- Список литературы
- Как цитировать в References
Цель исследования — изготовить полимерные заплаты на основе смеси регенерированного фиброина шелка (ФШ) и термопластичного полиуретана (ПУ) с добавлением сиролимуса (СРЛ), изучить структуру их поверхности, физико-механические свойства и биосовместимость in vitro.
Материалы и методы. Полимерные заплаты изготавливали методом электроспиннинга из растворенной в гексафторизопропаноле смеси регенерированного ФШ и термопластичного ПУ в массовом соотношении 2:1 с одномоментным добавлением СРЛ в концентрациях 0,175; 0,35; 0,525 и 0,7%. Исследовали ультраструктуру поверхности заплат, физико-механические свойства и гемосовместимость; адгезивные характеристики, цитотоксичность и влияние на пролиферацию эндотелиальных клеток Ea.hy 926.
Результаты. Поверхность полимерных заплат имела пористо-волокнистую структуру, отмечались единичные участки спаек. Максимальная пористость заплат составила 45,1%. Прочность и жесткость заплат ФШ-ПУ-СРЛ 0,175 и ФШ-ПУ-СРЛ 0,35 была выше, чем у нативных артерий; все заплаты эластичнее a. mammaria. Наибольшее механическое соответствие нативным артериям наблюдалось у заплат ФШ-ПУ-СРЛ 0,525 и ФШ-ПУ-СРЛ 0,7. Добавление СРЛ снижало гидрофильность заплат по сравнению с матриксом ФШ-ПУ. Контакт крови с поверхностью заплат ФШ-ПУ-СРЛ провоцировал минимальный гемолиз эритроцитов и агрегацию тромбоцитов, что подтвердило оптимальную гемосовместимость заплат. Адгезивность поверхности заплат была в 4 раза ниже, чем у культурального пластика, без выраженного цитотоксического эффекта в отношении эндотелиальных клеток Ea.hy 926. При этом оптимальным антипролиферативным эффектом обладали заплаты с содержанием СРЛ 0,525%.
Заключение. Благодаря оптимальной пористости поверхности; наибольшему соответствию жесткости, прочности и эластичности нативным артериям; высокой гемосовместимости; низкой цитотоксичности и достижению антипролиферативного эффекта при минимальной концентрации СРЛ без негативного влияния на жизнеспособность эндотелиальных клеток полимерная заплата ФШ-ПУ-СРЛ 0,525 представляется наиболее перспективной, что позволяет перейти к оценке ее эффективности в плане профилактики послеоперационной гиперплазии неоинтимы и рестеноза на модели реконструкции артериальной стенки.
1. Wang Y., Wang X., Wang C., Zhou J. Global, regional, and national burden of cardiovascular disease, 1990–2021: results from the 2021 Global Burden of Disease Study. Cureus 2024; 16(11): e74333, https://doi.org/10.7759/cureus.74333.
2. GBD 2019 Peripheral Artery Disease Collaborators Global burden of peripheral artery disease and its risk factors, 1990–2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet Glob Health 2023; 11(10): e1553–e1565, https://doi.org/10.1016/S2214-109X(23)00355-8.
3. Orrapin S., Benyakorn T., Howard D.P., Siribumrungwong B., Rerkasem K. Patches of different types for carotid patch angioplasty. Cochrane Database Syst Rev 2021; 2(2): CD000071, https://doi.org/10.1002/14651858.CD000071.pub4.
4. Peivandi A.D., Martens S., Heitplatz B., Guseva A., Mueller K.M., Martens S. Industrial processing induces pericardial patch degeneration. Front Surg 2022; 9: 881433, https://doi.org/10.3389/fsurg.2022.881433.
5. Zheng Z., Dai X., Li X., Du C. Functionalization of PCL-based nanofibers loaded with hirudin as blood contact materials. Biomater Adv 2023; 149: 213416, https://doi.org/10.1016/j.bioadv.2023.213416.
6. Liu S., Yao L., Wang Y., Li Y., Jia Y., Yang Y., Li N., Hu Y., Kong D., Dong X., Wang K., Zhu M. Immunomodulatory hybrid micro-nanofiber scaffolds enhance vascular regeneration. Bioact Mater 2023; 21: 464–482, https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.08.018.
7. Senokosova E.A., Prokudina E.S., Krivkina E.S., Glushkova T.V., Velikanova E.A., Khanova M.Y., Torgunakova E.A., Matveeva V.G., Antonova L.V. Composite tissue-engineered small-diameter vascular grafts based on polycaprolactone and polyurethane with growth factors and atrombogenic drug coatings: surface ultrastructure, physical and mechanical properties. Sovremennye tehnologii v medicine 2024; 16(5): 18–25, https://doi.org/10.17691/stm2024.16.5.02.
8. Xu H., Huang M., Zhou M., Guo R., Qin K., Dong Z. Construction of silk fibroin 3D microfiber scaffolds and their applications in anti-osteoporosis drug prediction. Molecules 2024; 29(23): 5681, https://doi.org/10.3390/molecules29235681.
9. Sapudom J., Kongsema M., Methachittipan A., Damrongsakkul S., Kanokpanont S., Teo J.C.M., Khongkow M., Tonsomboon K., Thongnuek P. Degradation products of crosslinked silk fibroin scaffolds modulate the immune response but not cell toxicity. J Mater Chem B 2023; 11(16): 3607–3616, https://doi.org/10.1039/d3tb00097d.
10. Прокудина Е.С., Коломеец М.С., Глушкова Т.В., Кошелев В.А., Кочергин Н.А. Исследование структурных и физико-механических особенностей композитных матриксов на основе фиброина шелка и полиуретана. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний 2025; 14(3): 71–80, https://doi.org/10.17802/2306-1278-2025-14-3-71-80.
11. Déglise S., Bechelli C., Allagnat F. Vascular smooth muscle cells in intimal hyperplasia, an update. Front Physiol 2022; 13: 1081881, https://doi.org/10.3389/fphys.2022.1081881.
12. Jin Y.J., Park D.S., Jeong M.H., Sim D.S., Na M.H., Kim C.W., Kim J.H., Kee H.J., Hong Y.J., Cho K.H., Hyun D.Y., Oh S., Kim J.H., Lee D.W. Dual-drug stent with sirolimus and WKYMVm promotes endothelialization and limits hyperplasia. Tissue Eng Regen Med 2026; 23(3): 381–394, https://doi.org/10.1007/s13770-025-00791-0.
13. Антонова Л.В., Сенокосова Е.А., Прокудина Е.С., Кочергин Н.А. Способ изготовления композитной сосудистой заплаты для артериальной реконструкции, изготовленной из смеси биодеградируемого природного полимера и биосовместимого синтетического полимера методом электроспиннинга. Патент RU 2844120C1. 2025.
14. Prokudina E.S., Senokosova E.A., Antonova L.V., Krivkina E.O., Velikanova E.A., Akentieva T.N., Glushkova T.V., Matveeva V.G., Kochergin N.A. New tissue-engineered vascular matrix based on regenerated silk fibroin: in vitro study. Sovremennye tehnologii v medicine 2023; 15(4): 41, https://doi.org/10.17691/stm2023.15.4.04.
15. Zain M.A., Jamil R.T., Siddiqui W.J. Neointimal hyperplasia. 2023 Aug 7. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2026.
16. Сенокосова Е.А., Прокудина Е.С., Матвеева В.Г., Великанова Е.А., Глушкова Т.В., Кошелев В.А., Акентьева Т.Н., Антонова Л.В., Барбараш Л.С. Тканеинженерный матрикс на основе полиуретана: исследование in vitro. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний 2023; 12(4S): 120–130, https://doi.org/10.17802/2306-1278-2023-12-4S-120-130.
17. Wu Q., Huang K.S., Chen M., Huang D.J. Rapamycin enhances platelet aggregation induced by adenosine diphosphate in vitro. Platelets 2009; 20(6): 428–431, https://doi.org/10.1080/09537100903114552.
18. Babinska A., Markell M.S., Salifu M.O., Akoad M., Ehrlich Y.H., Kornecki E. Enhancement of human platelet aggregation and secretion induced by rapamycin. Nephrol Dial Transplant 1998; 13(12): 3153–3159, https://doi.org/10.1093/ndt/13.12.3153.
19. Ma J., Zhao N., Zhu D. Sirolimus-eluting dextran and polyglutamic acid hybrid coatings on AZ31 for stent applications. J Biomater Appl 2015; 30(5): 579–588, https://doi.org/10.1177/0885328215596324.
20. Wang Y., Zhang W., Zhang J., Sun W., Zhang R., Gu H. Fabrication of a novel polymer-free nanostructured drug-eluting coating for cardiovascular stents. ACS Appl Mater Interfaces 2013; 5(20): 10337–10345, https://doi.org/10.1021/am403365j.
21. Jang T.S., Cheon K.H., Ahn J.H., Song E.H., Kim H.E., Jung H.D. In-vitro blood and vascular compatibility of sirolimus-eluting organic/inorganic hybrid stent coatings. Colloids Surf B Biointerfaces 2019; 179: 405–413, https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.04.018.
22. Oguntade E., Fougnier D., Meyer S., O'Grady K., Kudlack A., Henderson J.H. Tuning the topography of dynamic 3D scaffolds through functional protein wrinkled coatings. Polymers (Basel) 2024; 16(5): 609, https://doi.org/10.3390/polym16050609.