Сканирующая зондовая нанотомография для исследования 3D структуры матриксов для тканевой инженерии и регенеративной медицины

• Автор: Агапова, Ольга Игоревна
• Шифр специальности: 14.01.24
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МИКРОСКОПИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ БИОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РЕКОНСТРУКТИВНОЙ И РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ

(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1Л Микроскопические методы исследования биоматериалов

1Л Л Сканирующая электронная микроскопия

1Л .2 Трансмиссионная электронная микроскопия

1Л.З Конфокальная микроскопия

1Л.4 Сканирующая зондовая микроскопия

1Л.5 Сканирующая зондовая нанотомография

1Л 6 Сравнительный анализ сканирующей зондовой микроскопии с
существующими методами исследования структуры биоматериалов
1Л.7 Особенности проведения сканирующей зондовой микроскопии для
гидратированных сред
1.2. Биополимерные конструкции для тканевой и регенеративной медицины
1.2Л Биосовместимые полимеры для изготовления биоконструкций
1.2 Л Л Синтетические полимеры
1.2.1.2 Полимеры природного происхождения
1.2.2 Виды биоконструкций
1.3 Технологии изготовления ЗО-матриксов
1.4 Тканеспецифические матриксы
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1 Материалы
2.2 Экспериментальные животные
2.3 Методы изготовления матриксов для исследования
2.3.1 Изготовление трехмерных полимерных матриксов из
рекомбинантного спидроина методом выщелачивания

2.3.2 Изготовление трехмерных матриксов из фиброина шелка методом выщелачивания
2.3.3 Изготовление микрочастиц децеллюляризованного матрикса из
печени крысы
2.3.4 Изготовление альгинатных сферических микроносителей
2.4 Оценка адгезии клеток гепатомы человека Hep G2 на поверхность микроносителей
2.5 Подготовка образцов альгинатных микроносителей для криоСЗНТ
2.6 Методы микроскопического исследования структуры матриксов
2.7 Метод лазерной сканирующей конфокальной микроскопии для оценки адгезии и пролиферации фибробластов ЗТЗ на изготовленных
матриксах в экспериментах in vitro
2.8 Экспериментальная модель травматического повреждения бедренной
кости
2.9 Проведение статистического анализа полученных результатов
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Разработка технологии сканирующей зондовой крионанотомографии
3.1.1 Создание аппаратного комплекса для проведения криоСЗНТ
3.1.2 Последовательные этапы работы аппаратного комплекса при выполнении криоСЗНТ
3.2 Сравнительный анализ трехмерной наноструктуры пористых биодеградируемых матриксов из рекомбинантного спидроина и фиброина шелка при комнатной температуре
3.2.1 Результаты исследования микро- и наноструктуры матриксов с помощью сканирующей электронной микроскопии и сканирующей
зондовой нанотомографии
3.2.2 Изучение адгезии и пролиферации фибробластов ЗТЗ на каркасных матриксах из рекомбинантного спидроина и фиброина шелка
в экспериментах in vitro
3.2.3 Результаты имплантации каркасных матриксов в костную ткань

крыс в экспериментах in vivo с моделированием повреждения
бедренной кости
3.3. Разработка тканеспецифического мелкодисперсного альгинатного матрикса и исследование его микро- и наноструктуры с помощью
сканирующей зондовой крионанотомографии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

подвержена старению из-за распада аминных групп, поэтому при возрастании времени хранения падает прочность и эластичность [194]. Кроме того, к старению приводит ультрафиолетовое излучение [195]. Влажность среды влияет на степень гидратации нитей, что также сказывается на механических свойствах белков за счет изменения характера водородных связей между белковыми цепями [196]. При максимальной степени гидратации 2/3 веса нити составляет вода, которая связывается в основном аморфным матриксом [186]. Влажность оказывает положительное влияние на значение растяжения до разрыва (остаточная деформация), а также на модуль упругости.
Существуют рекомбинантные аналоги природных спидроинов, которые получают синтезом в клетках дрожжей Pichia pastoris и Saccharomyces cerevisiae, используя в качестве продуцентов спидпроинов культур животных клеток, путем синтеза белков в трансгенных животных и растениях[197] [198, 199].
Рекомбинантные аналоги отличаются от натуральных меньшей механической прочностью, которую впоследствии можно увеличить различными методами (путём вытягивания нитей в метаноле [200], а также кристаллизацией [201]). Введение дополнительных полинуклетотидных последовательностей в гены, кодирующие спидроины, также помогает модифицировать свойства материалов из рекомбинантных белков [202] [203]. На основе рекомбинантных аналогов можно создавать сополимеры, которые по свойствам будут отличаться от нативных белков. Благодаря своим уникальным свойствам, каркасные белки паутины могут применяться для изготовления изделий для регенеративной медицины [204] [205].
Альгиновая кислота. Представляет собой полисахарид, который получают из красных водорослей (Laminaria japonica Aresch). Альгиновая кислота — это вязкое вещество, нерастворимое в воде, а также в большинстве органических растворителей; одна её часть способна адсорбировать 300 массовых частей воды, поэтому кислоту используют в качестве загустителя [206]. Альгиновая кислота -гетерополимер, который образован двумя мономерами: D-маннуроновой и L-гулуроновой кислотами, которые являются остатками полиуроновых кислот, и их