Разработка биосовместимого композиционного матриксного гидрогеля для реконструктивной терапии травм центральной нервной системы

• Автор: Щеблыкина, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 14.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 106 с. : 24 ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.
БМ-IV - препарат NC1-гексамеров коллагена IV типа ВКМ - внеклеточный матрикс ГАГ - гликозаминогликаны
ДМЕМ - среда Игла, модифицированная Дульбекко ДСН - додецилсульфат натрия МПК - модифицированный пектин
МПК-0 - модифицированный пектин со степенью этерификации близкой к 0%
МПК-30 - модифицированный пектин со степенью этерификации близкой к 30%
МПК-50 - модифицированный пектин со степенью этерификации близкой к 50%
НСК - нейральные стволовые клетки
ПААГ - полиакриламидный гель
ТЕМЭД - N, N, N', N'-тетраметилэтилендиамин
УК - уксусная кислота
ФИТЦ - флуоресцеина-5-изотиоцианат
ФМСФ - фенилметилсульфонилфторид
ЦНС - центральная нервная система
ЯМР - ядерно-меагнитный резонанс
ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота (этилендиаминтетраацетат)
DAPI- 4',6-диамидино-2- фенилиндол (англ., 4',6-diamidino-2-phenylindole)
EGF - эпидермальный фактор роста (англ., epidermal growth factor)
FGFb - фактор роста фибробластов основной (англ., fibroblast growth factor, basic)
EHS - саркома мыши, продуцирующая композицию биополимеров внеклеточного матрикса, известную как Matrigel (англ., Engelbreth-Holm-Swarm sarcoma)
HEPES - 1М-(2-гидроксиэтил)пиперазин- N’-2-этансульфокислота LIF - фактор ингибирования лейкемии (англ., leukemia inhibitory factor)
RGD- последовательность - трипептидная последовательность (Arg-Gly-Asp)

Содержание
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Структура и функции внеклеточного матрикса
1.2. Взаимодействие внеклеточного матрикса и клеток
1.3. Особенности внеклеточного матрикса ниш стволовых клеток
1.4. Матрикс-опосредованное управление ростом и дифференцировкой клеток
1.5. Внеклеточный матрикс центральной нервной системы
1.6. Искусственные матриксные материалы для нейротрансплантации
1.7. Реконструктивная терапия спинальных травм
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Выделение и очистка биополимеров - компонентов матриксных материалов

2.1.1. Получение и анализ модифицированных пектинов
2.1.2. Выделение коллагена 1 типа
2.1.3. Выделение и очистка димеров коллагена IV типа
2.1.4. Маркирование NC1 -гексамеров коллагена IV флуоресцеина-5-
изотиоцианатом
2.1.5. Определение содержания белка микробиуретовым методом
2.1.6. Анализ белковых препаратов с помощью гель-электрофореза в
присутствии додецилсульфата натрия (ДСН)
2.1.7; Исследование морфологии молекул биополимеров методом атомносиловой микроскопии
2.2. Приготовление матриксных материалов
2.2.1. Приготовление матриц на стеклянной подложке
2.2.2. Приготовление матриксных материалов в форме гидрогелей
2.2.3. Приготовление коллагеновых мембран
2.3. Исследование свойств матриксных материалов in vitro
2.3.1. Получение и культивирование нейральных стволовых клеток
2.3.2. Культивирование нейральных стволовых клеток на поверхности
матриксных материалов
2.4. Исследование свойств матриксных материалов in vivo
2.4.1. Подкожная имплантация матриксных материалов
2.4.2. Имплантация матриксных гидрогелей в качестве консолидирующих
субстратов в модели травмы спинного мозга
3. РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Физико-химические свойства компонентов матриксных материалов
3.1.1. Анализ препаратов модифицированных пектинов
3.1.2. Анализ препарата коллагена I типа
3.1.3. Анализ препарата NCl-гексамеров коллагена IV
3.2. Исследование функциональных свойств компонентов матриксных
материалов
3.2.1. Анализ поведения нейральных стволовых клеток на полисахаридных и
белковых субстратах
3.2.2. Анализ поведения нейральных стволовых клеток при культивировании
на микроструктурированных матрицах
3.3. Разработка композиционного матриксного материала
3.4. Свойства матриксных гидрогелей in vitro
3.5. Исследование биосовместимости биополимерных матриксов in vivo
3.6. Исследование функциональных свойств матриксных гидрогелей на модели травмы спинного мозга
4. ОБСУЖДЕНИЕ
4.1. Модифицированные пектины обратимо ингибируют дифференцировку нейральных стволовых клеток в культуре
4.2. Использование микроструктурированных матриксных материалов для создания имплантируемых конструкций и анализа свойств биополимеров in vitro
4.3. Разработка композитного матриксного гидрогеля
4.4. Гидрогели на основе пектинов и коллагенов являются биосовместимыми
медленно деградируемыми матриксными композициями
4.5. Имплантация композиционого гидрогеля в качестве консолидирующего субстрата в модели острой травмы спинного мозга способствует нейрорегенерации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Внеклеточный матрикс является естественным микроокружеием клеток в многоклеточном организме. Он выполняет множество функций, в том числе активных, регуляторных. Особенно эти регуляторные функции проявляются во время регенерации, когда межклеточное вещество играет роль направляющей матрицы. В связи с этим искусственно созданный внеклеточный матрикс, имитирующий естественный, может выступать перспективным инструментом в регенеративной медицине. Одной из областей применения искуственного внеклеточного матркиса является лечение травм центральной нервной системы, сопряженных с массивной гибелью клеток и замещением нервных тканей глиальным и соединительнотканным рубцом, а также образованием крупных патологичеких полостей. Перспективной технологией лечения травм нервной системы следует признать имплантацию биополимерно-клеточных конструкций. Клеточная терапия призвана восполнить утраченные клеточные элементы, стимулировать регенерацию собственных проводящих путей. Матриксные имплантаты при этом выполняют каркасную функцию, заполняя место дефекта, а также трофическую и регуляторную функцию, поддерживают жизнеспособность, стимулируют регенерацию, регулируют размножение и дифференцировку клеток, кроме того, они могут служить системой адресной доставки иммобилизованных лекарств. Несмотря на огромный выбор разнообразных биоматериалов, естественных и синтетических, оптимальный матркис, способный выполнять все вышеперечисленные функции, до сих пор не разработан. Природные полимеры — коллаген, гиалуроновая кислота - слишком быстро деградируют в организме животных. Синтетические материалы, напротив, не деградируют, к тому же не обладают сайтами связывания клеточных рецепторов. В связи с этим разработка матрикса, который сможет эффективно выполнять функцию консолидирующего нейрорепаративного субстрата в реконструктивной терапии травм центральной нервной системы является действительно актуальной.