МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОИНЖЕНЕРНОГО ПРОТЕЗА ТРАХЕИ НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО УЛЬТРАВОЛОКНИСТОГО МАТРИКСА

Создание биосовместимых протезов трахеи для замещения дефектов данного органа, возникающих при злокачественных новообразованиях и травмах, является актуальной и нерешенной задачей медицины. Перспективным направлением служит создание тканеинженерных конструкций биопротезов трахеи на основе синтетических материалов. Как было показано ранее, матрикс трахеи, сконструированный с использованием метода 3 D -прототипирования на основе ультраволокнистного полимерного нетканого материала, армированного полиуретановыми полукольцами, обладал механическими свойствами, приближающимися к нативной трахее. Цель настоящего исследования сравнительная характеристика механических свойств синтетического матрикса трахеи и полученной на его основе биоинженерной конструкции (биоимплантата) после заселения мезенхимальными мультипотентными (стволовыми) клетками (МСК) собак-реципиентов. Синтетические матриксы трахеи перед имплантацией экспериментальным собакам породы бигль заселяли МСК, полученными из костного мозга собак-реципиентов, которым в последующем имплантировали биоимплантаты в межмышечное пространство. Через один месяц биоимплантаты извлекали и оценивали их прочностные характеристики и показатели упругости с использованием универсальной испытательной машины «Инстрон 5965» с компьютерной системой анализа данных. Показано, что тканеинженерная конструкция на основе синтетического матрикса через один месяц после имплантации экспериментальным животным по своим механическим свойствам достоверно не отличалась от исходного синтетического матрикса трахеи на основе ультраволокнистого полимерного материала. Полученные результаты позволяют заключить, что процесс заселения синтетического матрикса трахеи клетками реципиента в условиях in vitro и при воздействии внутренней среды организма при имплантации собакам существенно не изменяет механических свойств биоимплантата, что свидетельствует о целесообразности проведения дальнейших доклинических исследований с целью оценки перспективности использования биопротеза для замещения дефектов трахеи у онкологических больных и пациентов с травмами трахеи.Creating biocompatible prostheses for the replacement of tracheal defects of the body resulting in malignant neoplasms and injuries is relevant and unsolved problem of medicine. A promising direction is to create tissue-engineered constructions of trachea bioprosthesis from synthetic materials. The tracheal matrix constructed using the 3D prototyping method using ultrafibrous nonwoven polymeric material with reinforced polyurethane semicircles, as shown previously, has mechanical properties approaching native trachea. The purpose of this study was the comparison of mechanical properties of the synthetic matrix of the trachea obtained on the basis of its bioengineered design (bioimplant) after settling multipotent mesenchymal (stem) cells (MSCs) of dog recipients. Synthetic matrices of trachea before implantation of experimental beagle dogs were populated by MSCs derived from bone marrow of the recipient dogs, which were subsequently implanted to intermuscular space. After one month, bioimplantats were removed and their strength characteristics and elasticity parameters using a universal testing machine Instron 5965 with a computer system of data analysis were evaluated. It has been shown that such design based on a synthetic matrix in one month after implantation to the experimental animals in their mechanical properties were not significantly different from the original synthetic trachea matrix based on ultrafibrous polymeric material. The results allow us to conclude that the process of settlement of the synthetic matrix trachea by recipient cells at in vitro conditions and the impact of the internal environment of the body of dogs do not significantly alter the mechanical properties of bioimplant that demonstrated the feasibility of further preclinical studies to assess the perspectives of the bioprosthesis to replace defects of the trachea at cancer patients and patients with injuries of the trachea.