Home

Биосовместимые матриксные имплантаты на основе природных и синтетических полимеров как перспективные средства для терапии дегенеративных и посттравматических заболеваний центральной нервной системы

10 Май 2011
Автор: Хотимченко Ю.С., Щеблыкина А.В., Кумейко В.В.

  Индекс УДК: 616.831‑089.819.843:677.021.122.6 | Страницы: 54–60 | Полный текстСкачать PDF 

Аннотация:

Обзор современных исследований и разработок в области создания биосовместимых имплантируемых материалов для терапии дегенеративных и посттравматических патологий центральной нервной системы. Проведен критический анализ материалов и их компонентов на основе природных и синтетических полимеров, применение которых в качестве матриксных имплантатов может способствовать восстановлению целостности поврежденного мозга, осуществлению заместительных и трофических функций, индукции репаративных процессов за счет внутренних и имплантируемых клеточных источников. Современное состояние биомедицинского материаловедения и тканевой инженерии для нужд нейротрансплантологии охарактеризовано в форме анализа способности материалов имитировать структуры и функции естественного внеклеточного матрикса, индуцировать нейрогенез и восстановление проводниковых функций нервной системы, а также способности материалов подвергаться контролируемой биодеградации с последующим замещением тканевыми структурами организма.

Ссылки на авторов:

Кумейко Вадим Владимирович
Канд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории фармакологии ИБМ ДВО РАН, доцент кафедры клеточной биологии ДВФУ; e‑mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Ю.С. Хотимченко, А.В. Щеблыкина, В.В. Кумейко
Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН (690041 г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17)
Ю.С. Хотимченко, В.В. Кумейко
Дальневосточный федеральный университет (690950 г. Владивосток, ул. Суханова, 8)

  1. Брюховецкий И.С., Дюйзен И.В., Мотавкин ПА. Морфохимическая характеристика спинного мозга крыс после торакальной сегментэктомии и трансплантации полимерного коллагенового нейроматрикса «Сферогель-Э» с инкорпорированными обкладочными нейроэпителиальными клетками // Клеточная транс-
    плантол. и тканевая инженерия. 2008. Т. 3, № 2. С. 57–62.
  2. Мотавкин П.А. Об изменениях в поясничных и крестцовых спинномозговых узлах с повреждением седалищного нерва // Арх. патол. 1959. № 1. С. 34–44.
  3. Мотавкин П.А., Баранов В.Ф. Люминесцентно-микроскопическая оценка состояния РНК протонейронов в условиях ретроградной реакции // Арх. анатомии, гистологии и эмбриологии, 1971. Т. LXI, № 7. С. 70–73.
  4. Мотавкин П.А., Пиголкин Ю.И., Каминский Ю.В. Гистофизиология кровообращения в спинном мозге. М.: Наука, 1994. 233 с. 
  5. Мотавкин П.А., Сидорова А.Г., Баранов В.Ф. Уоллеровская дегенерация и восстановительные реакции нейронов собственного аппарата спинного мозга // Деп. ВИНИТИ 04.11.1992. № 3172-В92. 107 с.
  6. Мотавкин П.А., Черток В.М. Гистофизиология сосудистых механизмов мозгового кровообращения. М.: Медицина, 1980. 200 с.
  7. Пиголкин Ю.И., Володин С.А., Шерстюк Б.В. и др. Морфофункциональная характеристика микроциркуляторного русла спинного мозга при его экспериментальной травме // Вопр. нейрохирургии. 1989. № 4. С. 30–31.
  8. Ярыгин В.И., Банин В.В., Ярыгин К.И., Брюховецкий А.С. Регенерация спинного мозга крыс после торакальной сегментэктомии: рост и восстановление нервных проводников // Морфология. 2006. Т. 129, № 1. С. 30–38.
  9. Brightman A.O., Rajwa B.P., Sturgis J.E. et al. Time-lapse confocal reflection microscopy of collagen fibrillogenesis and extracellular matrix assembly in vitro // Biopolymers. 2000. Vol. 54, No. 3. P. 222–234.
  10. Chen Y.G., Lee, M.W., Tu Y.H. et al. Surface coupling of longchain hyaluronan to the fibrils of reconstituted type II collagen // Artificial Cells, Blood Substitutes, and Biotechnology. 2010. Vol. 37. P. 222–226.
  11. Cui F.Z., Tian W.M., Fan Y.W. et al. Cerebrum repair with PHPMA hydrogel immobilized with neurite-promoting peptides in traumatic brain injury of adult rat model // Journal of Bioactive and Compatible Polymers. 2003. Vol. 18, No. 6. P. 413–432.
  12. Cui F.Z., Tian W.M., Hou S.P. et al. Hyaluronic acid hydrogel immobilized with RGD peptides for brain tissue engineering // Journal of Materials Science-Materials in Medicine. 2006. Vol. 17, No. 12. P. 1393–1401.
  13. Cullen D.K., Lessing M.C., LaPlaca M.C. Collagen-dependent neurite outgrowth and response to dynamic deformation in threedimensional neuronal cultures // Annals of Biomedical Engineering. 2007. Vol. 35, No. 5. P. 835–846.
  14. Dhoot N.O., Tobias C.A., Fischer I., Wheatley M.A. Peptidemodified alginate surfaces as a growth permissive substrate for neurite outgrowth // Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2004. Vol. 71A, No. 2. P. 191–200.
  15. Gillette B.M., Jensen J.A., Wang M.X. et al. Dynamic hydrogels: switching of 3D microenvironments using two-component naturally derived extracellular matrices // Advanced Materials, 2010. Vol. 22, No. 6. P. 686–691.
  16. Gros T., Sakamoto J.S., Blesch A. et al. Regeneration of long-tract axons through sites of spinal cord injury using templated agarose scaffolds // Biomaterials, 2010. Vol. 31, No. 26. P. 6719–6729.
  17. Hahn M.S., Teply B.A., Stevens M.M. et al. Collagen composite hydrogels for vocal fold lamina propria restoration // Biomaterials, 2006. Vol. 27, No. 7. P. 1104–1109.
  18. Hejcl A., Lesny P., Pradny M. et al. Biocompatible Hydrogels in Spinal Cord Injury Repair // Physiological research. 2008. Vol. 57. P. S121–S132.
  19. Horn E.M., Beaumont M., Shu X.Z., et al. Influence of cross-linked hyaluronic acid hydrogels on neurite outgrowth and recovery from spinal cord injury // Journal of Neurosurgery-Spine. 2007. Vol. 6, No. 2. P. 133–140.
  20. Hou S., Tian W., Xu Q. et al. The enhancement of cell adherence and inducement of neurite outgrowth of dorsal root ganglia co-cultured with hyaluronic acid hydrogels modified with Nogo-66 receptor antagonist in vitro // Neuroscience. 2006. Vol. 137, No. 2. P. 519–529.
  21. Hsu S.H., Su C.H., Chiu I.M. A novel approach to align adult neural stem cells on micropatterned conduits for peripheral nerve regeneration: a feasibility study // Artif. Organs. 2009. Vol. 33, No. 1. P. 26–35.
  22. Hunt D., Coffin R.S., Anderson P.N. The Nogo receptor, its ligands and axonal regeneration in the spinal cord; a review // Journal of Neurocytology. 2002. Vol. 31, No. 2. P. 93–120.
  23. Jain A., Kim Y.T., McKeon R.J., Bellamkonda R.V. In situ gelling hydrogels for conformal repair of spinal cord defects, and local delivery of BDNF after spinal cord injury // Biomaterials. 2006. Vol. 27, No. 3. P. 497–504.
  24. Kataoka K., Suzuki Y., Kitada M. et al. Alginate, a bioresorbable material derived from brown seaweed, enhances elongation of amputated axons of spinal cord in infant rats // Journal of Biomedical Materials Research. 2001. Vol. 54, No. 3. P. 373–384.
  25. Li X., Yang Z., Zhang A. et al. Repair of thoracic spinal cord injury by chitosan tube implantation in adult rats // Biomaterials. 2009. Vol. 30. P. 1121–1132.
  26. Liesi P., Kauppila T. Induction of type IV collagen and other basement-membrane-associated proteins after spinal cord injury of the adult rat may participate in formation of the glial scar // Experimental Neurology. 2002. Vol. 173, No. 1. P. 31–45.
  27. Lin Y.C., Tan F.J., Marra K.G. et al. Synthesis and characterization of collagen/hyaluronan/chitosan composite sponges for potential biomedical applications // Acta Biomaterialia. 2009. Vol. 5. P. 2591–2600.
  28. Ma W., Fitzgerald W., Liu Q.Y. et al. CNS stem and progenitor cell differentiation into functional neuronal circuits in three-dimensional collagen gels // Experimental Neurology. 2004. Vol. 190, No. 2. P. 276–288.
  29. Mio K., Stern R. Inhibitors of the hyaluronidases // Matrix Biology. 2002. Vol. 21, No. 1. P. 31–37.
  30. Necas J., Bartosikova L., Brauner P., Kolar J. Hyaluronic acid (hyaluronan): a review // Veterinarni Medicina. 2008. Vol. 53, No. 8. P. 397–411.
  31. Novikova L.N., Mosahebi A., Wiberg M. et al. Alginate hydrogel and matrigel as potential cell carriers for neurotransplantation // Journal of Biomedical Materials, Research Part A. 2006. Vol. 77A, No. 2. P. 242–252.
  32. Park J., Lim E., Back S. et al. Nerve regeneration following spinal cord injury using matrix metalloproteinase-sensitive, hyaluronic acid-based biomimetic hydrogel scaffold containing brain-derived neurotrophic factor // Journal of Biomedical Materials, Research Part A. 2010. Vol. 93A, No. 3. P. 1091–1099.
  33. Park T.G., Lu W.Q., Crotts G. Importance of in vitro experimental conditions on protein release kinetics, stability and polymer degradation in protein encapsulated poly (D,L-lactic acid-co-glycolic acid) microspheres // Journal of Controlled Release. 1995. Vol. 33, No. 2. P. 211–222.
  34. Pinzon A., Calancie B., Oudega M., Noga B.R. Conduction of impulses by axons regenerated in a Schwann cell graft in the transected adult rat thoracic spinal cord // Journal of Neuroscience Research. 2001. Vol. 64. P. 533–541.
  35. Perris R., Syfrig J., Paulsson M., Bronnerfraser M. Molecular mechanisms of neural crest cell attachment and migration on types I and IV collagen // J. Cell Science. 1993. Vol. 106. P. 1357–1368.
  36. Phillippi J.A., Miller E., Weiss L. et al. Microenvironments engineered by inkjet bioprinting spatially direct adult stem cells toward muscle- and bone-like subpopulations // Stem Cells. 2008. Vol. 26. P. 127–134.
  37. Prang P., Muller R., Eljaouhari A. et al. The promotion of oriented axonal regrowth in the injured spinal cord by alginate-based anisotropic capillary hydrogels // Biomaterials. 2006. Vol. 27, No. 19. P. 3560–3569.
  38. Rochkind S., Shahar A., Fliss D. Development of a tissue-engineered composite implant for treating traumatic paraplegia in rats // European Spine Journal. 2006. Vol. 15. P. 234–245.
  39. Sajjad S.M. Spinal cord regeneration via collagen entubulation: master’s thesis. Massachusetts institute of technology, 2004. 57 p.
  40. Stokols S., Tuszynski M.H. The fabrication and characterization of linearly oriented nerve guidance scaffolds for spinal cord injury // Biomaterials, 2004. Vol. 25, No. 27. P. 5839–5846.
  41. Stokols S., Tuszynski M.H. Freeze-dried agarose scaffolds with uniaxial channels stimulate and guide linear axonal growth following spinal cord injury // Biomaterials. 2006. Vol. 27, No. 3. P. 443–451.
  42. Surazynski A., Miltyk W., Czarnomysy R. et al. Hyaluronic acid abrogates nitric oxide-dependent stimulation of collagen degradation in cultured human chondrocytes // Pharmacological Research. 2009. Vol. 60, No. 1. P. 46–49.
  43. Suri S., Schmidt C.E. Cell-Laden Hydrogel Constructs of Hyaluronic Acid, Collagen, and Laminin for Neural Tissue Engineering // Tissue Engineering, Part A. 2010. Vol. 16, No. 5. P. 1703–1716.
  44. Teng Y.D., Lavik E.B., Qu X.L. et al. Functional recovery following traumatic spinal cord injury mediated by a unique polymer scaffold seeded with neural stem cells // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2002. Vol. 99, No. 14. P. 3024–3029.
  45. Ulrich T.A., Jain A., Tanner K. et al. Probing cellular mechanobiology in three-dimensional culture with collagen–agarose matrices // Biomaterials. 2010. Vol. 31. P. 1875–1884.
  46. Wang W.H., Zhang M., Lu W. et al. Cross-linked Collagen-Chondroitin Sulfate-Hyaluronic Acid Imitating Extracellular Matrix as Scaffold for Dermal Tissue Engineering // Tissue Eng. Part C-Methods. 2010. Vol. 16. P. 269–279.
  47. Wei Y.T., He Y., Xu C.L. et al. Hyaluronic acid hydrogel modified with nogo-66 receptor antibody and poly-(L)-lysine to promote axon regrowth after spinal cord injury // Journal of Biomedical Materials Research, Part B-Applied Biomaterials. 2010. Vol. 95B, No. 1. P. 110–117.
  48. Woerly S., Doan V., Evans-Martin F. et al. Spinal cord reconstruction using NeuroGel (TM) implants and functional recovery after chronic injury // Journal of Neuroscience Research. 2001. Vol. 66, No. 6. P.1187–1197.
  49. Woerly S., Pinet E., de Robertis L. et al. Spinal cord repair with PHPMA hydrogel containing RGD peptides (NeuroGel) // Biomaterials. 2001. Vol. 22, No. 10. P. 1095–1111.
  50. Woerly S., Doan V.D., Sosa N. et al. Prevention of gliotic scar formation by NeuroGel allows partial endogenous repair of transected cat spinal cord // Journal of Neuroscience Research. 2004. Vol. 75, No. 2. P. 262–272.
  51. Xiao M., Klueber K.M., Lu C. et al. Human adult olfactory neural progenitors rescue axotomized rodent rubrospinal neurons and promote functional recovery // Exp. Neurol. 2005. Vol. 194. P. 12–30.
  52. Yoshil S., Ito S., Shima M. et al. Functional restoration of rabbit spinal cord using collagen-filament scaffold // Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 2009. Vol. 3, No. 1. P. 19–25.

ИЗДАТЕЛЬСТВО: Медицина ДВ

Год основания: 1997  |  Выпусков в год: 4, Статей в выпуске: 30  |  ISSN печатной версии: 1609-1175  |  Подписной  индекс: 18410 (Агентство “Роспечать”)  |  Тираж: 1000 экз.

 

Close Panel