RU2499611C1 - Method for improving biocompatibility of valve and vascular grafts - Google Patents

Method for improving biocompatibility of valve and vascular grafts Download PDF

Info

Publication number
RU2499611C1
RU2499611C1 RU2012141322/15A RU2012141322A RU2499611C1 RU 2499611 C1 RU2499611 C1 RU 2499611C1 RU 2012141322/15 A RU2012141322/15 A RU 2012141322/15A RU 2012141322 A RU2012141322 A RU 2012141322A RU 2499611 C1 RU2499611 C1 RU 2499611C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
incubation
hepes
biocompatibility
edta
sodium chloride
Prior art date
Application number
RU2012141322/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ирина Сергеевна Фадеева
Владимир Семенович Акатов
Ренат Муратович Муратов
Дмитрий Вячеславович Бритиков
Антон Сергеевич Сачков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук (ИТЭБ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук (ИТЭБ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук (ИТЭБ РАН)
Priority to RU2012141322/15A priority Critical patent/RU2499611C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499611C1 publication Critical patent/RU2499611C1/en

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, particularly to methods for improving the biocompatibility of valve and vascular grafts ensured by reducing the immunogenicity and preventing the calcification. The method for improving the biocompatibility of valve and vascular grafts consists in pre-incubation of the tissue grafts in normal saline containing 0.9% sodium chloride, EDTA (0.5-2 mM), organic buffer HEPES (5-20 mM) at pH 7.0 for 4-6 hours, incubation in normal saline containing 0.9% sodium chloride, HEPES 5-20 mM (pH 7.8), 1% sodium deoxycholate for 30-48 h; the tissue grafts are washed from sodium deoxycholate in a solution containing 0.9% sodium chloride, HEPES 5-20 mM (pH 7.8) and 20% ethanol for 8 days with the medium replaced for the fresh one every day and washed from ethanol for one day.
EFFECT: method for improving the biocompatibility enables preventing the graft calcification, reducing their cell toxicity and the immune response to the tissue grafts.
3 ex

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к способам повышения биосовместимости и подавления кальцификации трансплантатов клапанов сердца и сосудов путем их специальной обработки до имплантации.The invention relates to medicine, in particular to methods for increasing biocompatibility and suppressing calcification of transplants of heart valves and blood vessels by their special treatment before implantation.

Известно, что после трансплантации клапанов сердца и сосудов имеет место их кальцификация, дегенерация и отторжение, что значительно уменьшает длительность их функционирования. Эти ограничения являются одной из основных причин реопераций у взрослых больных и высокой смертности у пациентов в раннем детском возрасте. В качестве одной из наиболее значимых причин иммунной реакции на трансплантаты и их кальцификации в научной литературе рассматриваются клетки донора. В связи с этим для уменьшения иммунного ответа на трансплантат и для предотвращения его кальцификации предлагаются методы обработки трансплантатов клапанов сердца и сосудов, обеспечивающие разрушение в них клеток донора (децеллуларизация) до имплантации в организм реципиента. Для децеллуларизации трансплантатов клапанов сердца и сосудов используют различные подходы, включая обработку гипотоническим шоком, протеолитическими ферментами, нуклеазами, детергентами (Ann. Thorac. Surg. 2001, v.71 (5 Suppl) p.S428-432; Ann Thorac Cardiovasc Surg 2009; 15: 362-367; J. Heart Valve Disease 2011; v.20, p.341-347; Ann Thorac Surg, 2011; 92: 131-137).It is known that after transplantation of the valves of the heart and blood vessels, their calcification, degeneration and rejection take place, which significantly reduces the duration of their functioning. These limitations are one of the main causes of reoperations in adult patients and high mortality in patients in early childhood. Donor cells are considered in the scientific literature as one of the most significant causes of the immune response to transplants and their calcifications. In this regard, to reduce the immune response to the transplant and to prevent its calcification, methods are proposed for the treatment of transplants of heart and vascular valves, which ensure the destruction of donor cells (decellularization) in them before implantation into the recipient's body. Various approaches are used for the decellularization of heart and vascular valve transplants, including treatment with hypotonic shock, proteolytic enzymes, nucleases, detergents (Ann. Thorac. Surg. 2001, v. 71 (5 Suppl) p.S428-432; Ann Thorac Cardiovasc Surg 2009; 15: 362-367; J. Heart Valve Disease 2011; v.20, p. 341-347; Ann Thorac Surg, 2011; 92: 131-137).

Известен способ обработки коллагенсодержащих тканей, в котором для повышения эффективности регенерации тканей и уменьшения иммунной реакции на трансплантируемую ткань, их обрабатывают до имплантации таким образом, что элиминируют все неколлагеновые компоненты, включая клетки и такие компоненты тканевого матрикса, как эластин, протеогликаны, гликозаминогликаны, используя для этого щелочи, хелатирующие агенты, кислоты и соли (см.: Патент США N 5993844, 30-11-1999). Согласно указанному изобретению, после удаления неколлагеновых компонентов сохраняется структурная организация коллагенового матрикса, его способность к ремоделированию, что предполагает миграцию в него клеток реципиента, ответственных за поддержание нативности ткани. В предложенном способе не используются детергенты и ферменты, которые способны отрицательно влиять на восстановление коллагенового матрикса после его имплантации.A known method of processing collagen-containing tissues, in which to increase the efficiency of tissue regeneration and reduce the immune response to transplanted tissue, they are processed prior to implantation in such a way that all non-collagen components, including cells and tissue matrix components such as elastin, proteoglycans, glycosaminoglycans, are eliminated using for this alkali, chelating agents, acids and salts (see: US Patent N 5993844, 30-11-1999). According to this invention, after the removal of non-collagen components, the structural organization of the collagen matrix, its ability to remodeling, which implies the migration of recipient cells responsible for maintaining tissue nativeness, are preserved. The proposed method does not use detergents and enzymes that can adversely affect the recovery of the collagen matrix after implantation.

Недостатком способа является то, что предложенная обработка вызывает разрушение/удаление из тканевого матрикса не только клеток, но также ряда протеогликанов, которые играют важную роль в защите ткани от кальцификации. Следует также отметить, что коллаген является существенным компонентом поверхности миофибробластов и гладкомышечных клеток, и поэтому невозможно разрушить клетки, не повреждая коллаген тканевого матрикса. Кроме того, согласно указанному способу удаляются все неколлагеновые белки, и, следовательно, эластин, что также указывает на повреждение тканевого матрикса. Как известно повреждение тканевого матрикса индуцирует иммунный ответ, воспаление, фиброзное перерождение. Таким образом, согласно известным биологическим представлениям, предложенная обработка будет повреждать структуру тканевого матрикса, а это, как известно, усиливает реакцию отторжения трансплантата и, в конечном счете, сокращает срок его функционирования.The disadvantage of this method is that the proposed treatment causes the destruction / removal from the tissue matrix of not only cells, but also a number of proteoglycans, which play an important role in protecting tissue from calcification. It should also be noted that collagen is an essential component of the surface of myofibroblasts and smooth muscle cells, and therefore it is impossible to destroy cells without damaging the collagen of the tissue matrix. In addition, according to the specified method, all non-collagen proteins, and therefore elastin, are removed, which also indicates damage to the tissue matrix. As you know, damage to the tissue matrix induces an immune response, inflammation, fibrous degeneration. Thus, according to known biological concepts, the proposed treatment will damage the structure of the tissue matrix, and this, as is known, enhances the transplant rejection reaction and, ultimately, shortens its functioning.

Известен способ децеллуларизации трансплантатов клапанов сердца и сосудов, основанный на обработке биоматериалов раствором трипсина (0.25%) и этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) (0.02%) при pH 7.4 и температуре 37°С в течение 1 суток с последующей отмывкой от указанных компонентов и обработкой раствором дезоксирибонуклеазы (0.2 мг/мл) и рибоксинуклеазы (0.02 мг/мл) (Eur J Vase Endovasc Surg, 2000, v.19, p.381-386). Такая обработка позволяет разрушать клетки донора и рассматривается как один из основных способов децеллуларизации, обеспечивающей подавления иммунного ответа организма на имплантируемые ткани.A known method of decellularization of grafts of heart and vascular valves, based on the processing of biomaterials with a solution of trypsin (0.25%) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) (0.02%) at pH 7.4 and a temperature of 37 ° C for 1 day, followed by washing from these components and processing with a solution deoxyribonucleases (0.2 mg / ml) and riboxynucleases (0.02 mg / ml) (Eur J Vase Endovasc Surg, 2000, v.19, p. 381-386). Such treatment allows the destruction of donor cells and is considered as one of the main methods of decellularization, which suppresses the body's immune response to implanted tissues.

Недостатком этого способа является тот факт, что длительная обработка трипсином вызывает не только разрушение клеток донора, но и повреждение коллагеновых фибрилл, эластина и других белков тканевого матрикса, что вызывает усиление иммунной реакции на трансплантат. Более того, имеются экспериментальные данные, свидетельствующие об усилении кальцификации трансплантатов после обработки таким способом, что ставит под сомнение целесообразность его применения для повышения биосовместимости трансплантируемых материалов для сердечно-сосудистой хирургии.The disadvantage of this method is the fact that prolonged trypsin treatment causes not only the destruction of donor cells, but also damage to collagen fibrils, elastin and other tissue matrix proteins, which causes an increase in the immune response to the transplant. Moreover, there is experimental evidence of an increase in the calcification of grafts after treatment in such a way that casts doubt on the feasibility of its use to increase the biocompatibility of transplanted materials for cardiovascular surgery.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ обработки тканей аллотранспланататов клапанов сердца, согласно которому для уменьшения иммуногенности, подавления кальциноза, ткани до имплантации обрабатывают в течение 8-20 часов в умеренно щелочном буфере, предпочтительно pH 8.0, затем протеолитическими ингибиторами, для чего используют этилендиаминтетрауксусную кислоту или апротинин, после чего инкубируют в умеренно щелочном буфере, предпочтительно pH 8.0 в растворе неионного детергента, предпочтительно используя раствор додецилсульфата натрия (от 0,03% до 0,1%) или деоксихолата натрия (от 0.5% до 2%) в течение 20-28 ч (преимущественно 24 часа), затем многократно (преимущественно 3 раза) отмывают ткани от детергентов умеренно щелочным раствором (pH 8,0), забуференным Трис и содержащим ингибиторы протеаз, а затем таким же раствором, но без протеаз, после чего ткани инкубируют в растворе дезоксирибонуклеазы (0.005-0.1 мг/мл) и рибонуклеазы (0.0001-0.01 мг/мл), помещают в среду для криоконсервации и замораживают для хранения в жидком азоте (Патент США №7354749 В2, 08-04-2008).The closest adopted for the prototype is a method of processing tissues of allograft heart valves, according to which, to reduce immunogenicity, suppress calcification, tissues are treated for 8-20 hours in a mildly alkaline buffer, preferably pH 8.0, then with proteolytic inhibitors, for which use ethylenediaminetetraacetic acid or aprotinin, after which they are incubated in a mildly alkaline buffer, preferably pH 8.0, in a solution of a nonionic detergent, preferably using a dodecyl solution sodium sulfate (from 0.03% to 0.1%) or sodium deoxycholate (from 0.5% to 2%) for 20-28 hours (mainly 24 hours), then repeatedly (mainly 3 times) wash fabrics from detergents with a moderately alkaline a solution (pH 8.0), Tris buffered and containing protease inhibitors, and then with the same solution, but without proteases, after which the tissues are incubated in a solution of deoxyribonuclease (0.005-0.1 mg / ml) and ribonuclease (0.0001-0.01 mg / ml) placed in a medium for cryopreservation and frozen for storage in liquid nitrogen (US Patent No. 7354749 B2, 04/08/2008).

Недостатком способа является то, что раствор додецилсулфата натрия, вызывая лизис клеток, воздействует при этом на белки тканевого матрикса, и согласно известным экспериментальным данным, повышает кальцификацию тканей трансплантатов клапанов сердца и сосудов. Другим недостатком этого способа является применение Трис-забуференного раствора, поскольку Трис способствует прочному связыванию деоксихолата с тканевым матриксом, в результате чего деоксихолат не удается отмыть даже в течение 2-4 недель с ежедневной сменой среды, и такой матрикс остается токсичным для клеток. Еще одним недостатком указанного способа является неоправданно широкий диапазон ЭДТА (1-100 мМ), поскольку в процессе обработки при концентрациях ЭДТА 5 мМ и выше происходит повреждение тканевого матрикса, которое усиливает иммунную реакцию на обработанную таким образом ткань. Причиной этого является хелатирование ионов кальция, которые играют существенную роль как ионные мостики между различными молекулами белков в нативной структуре матрикса. Поэтому, инкубация тканей с ЭДТА в концентрации 10 мМ, заявленной как предпочтительная, продолжающаяся в течение 14 часов будет вызывать нарушение структуры матрикса. Такие недостатки известного способа обработки трансплантируемых тканей неионными детергентами способны вызывать осложнения при их хирургическом применении, на что указывают некоторые данные литературы (Europ. J Cardio-Thorac. Surg. 2012, v.41, p.1320-1325).The disadvantage of this method is that the sodium dodecyl sulfate solution, causing cell lysis, acts on the tissue matrix proteins and, according to known experimental data, increases the calcification of heart and vascular valve transplant tissues. Another disadvantage of this method is the use of Tris-buffered solution, since Tris promotes strong binding of deoxycholate to the tissue matrix, as a result of which deoxycholate cannot be washed even for 2-4 weeks with a daily change of medium, and this matrix remains toxic to cells. Another disadvantage of this method is the unreasonably wide range of EDTA (1-100 mm), because during processing at a concentration of EDTA of 5 mm or higher, damage to the tissue matrix occurs, which enhances the immune response to the tissue thus treated. The reason for this is the chelation of calcium ions, which play a significant role as ion bridges between different protein molecules in the native matrix structure. Therefore, incubation of tissues with EDTA at a concentration of 10 mM, declared as preferred, lasting for 14 hours will cause a violation of the structure of the matrix. Such disadvantages of the known method of treating transplanted tissues with nonionic detergents can cause complications in their surgical use, as indicated by some literature data (Europ. J Cardio-Thorac. Surg. 2012, v.41, p.1320-1325).

Задачей настоящего изобретения является создание способа обработки трансплантатов для сердечно-сосудистой хирургии с применением деоксихолата натрия, который, вызывая гибель клеток донора и освобождая ткань от иммуногенных и кальциноз-индуцирующих липидных компонентов, предотвращает кальциноз в организме реципиента и повышает биосовместимость таких трансплантатов.An object of the present invention is to provide a method for processing transplants for cardiovascular surgery using sodium deoxycholate, which, by causing the death of donor cells and freeing tissue from immunogenic and calcinogen-inducing lipid components, prevents calcification in the recipient's body and increases the biocompatibility of such transplants.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем предварительную инкубацию тканей до имплантации в физиологическом солевом растворе с ЭДТА, с последующей обработкой неионным детергентом деоксихолатом натрия, вызывающим гибель клеток донора, и с последующей отмывкой неионного детергента, согласно предлагаемому изобретению, предварительную инкубацию трансплантатов выполняют в течение 4-6 часов в физиологическом растворе, содержащем 0,5-2 мМ ЭДТА и органический буфер HEPES при pH 7.0, последующую инкубацию с деоксихалатом натрия выполняют в течение 30-48 часов при 37°С, также используя физиологический раствор, содержащий органический буфер HEPES при pH 7.8, а отмывку ткани от деоксихолата выполняют в физиологическом растворе, содержащем хлористый натрий (0,9%), HEPES (pH 7,8) и 15-25% этилового спирта, в течение 8 суток при 37°С с 2-х кратной сменой среды каждые сутки на свежую.This object is achieved in that in the known method, including pre-incubation of tissues prior to implantation in physiological saline with EDTA, followed by treatment with non-ionic detergent sodium deoxycholate, which causes the death of donor cells, and subsequent washing of the non-ionic detergent, according to the invention, pre-incubation of the grafts performed for 4-6 hours in physiological saline containing 0.5-2 mM EDTA and HEPES organic buffer at pH 7.0, followed by incubation with deoxychalate ohm sodium is carried out for 30-48 hours at 37 ° C, also using saline containing organic HEPES buffer at pH 7.8, and tissue washing from deoxycholate is performed in saline containing sodium chloride (0.9%), HEPES (pH 7.8) and 15-25% ethyl alcohol, for 8 days at 37 ° C with a 2-fold change of medium every day for fresh.

В предпочтительном варианте способа используют 0,5 мМ ЭДТА, 4 часа обработки в растворе ЭДТА, 40 часов обработки деоксихолатом и 20% этилового спирта в отмывочном растворе.In a preferred embodiment of the method, 0.5 mM EDTA, 4 hours of treatment in an EDTA solution, 40 hours of treatment with deoxycholate and 20% ethyl alcohol in a washing solution are used.

Применение низкой концентрации ЭДТА в растворе для предварительной инкубации, и малое время предварительной инкубации обеспечивают защиту тканевого матрикса от повреждения, связанного с избыточным хелатированием кальция. Применение органического буфера HEPES позволяет избежать прочного связывания деоксихолата в тканевом матриксе, которое возникает при использовании фосфатного буфера и особенно Трис-буфера. В результате такого связывания возникают проблемы с отмывкой деоксихолата из матрикса, что вызывает токсичность такого матрикса для клеток. Увеличение времени обработки деоксихолатом позволяет более эффективно удалять липидные компоненты из матрикса, что необходимо для подавления кальцификации трансплантата и повышает его биосовместимость. Применение этилового спирта в отмывочном растворе и длительная отмывка необходимы для тщательного удаления из матрикса деоксихолата, и соответственно этому для предотвращения токсичности, что в конечном счете ведет к повышению биосовместимости.The use of a low concentration of EDTA in the solution for pre-incubation, and a short pre-incubation time, protect the tissue matrix from damage associated with excessive calcium chelation. The use of HEPES organic buffer avoids the strong binding of deoxycholate in the tissue matrix that occurs when using phosphate buffer and especially Tris buffer. As a result of this binding, problems arise with washing the deoxycholate from the matrix, which causes the toxicity of such a matrix to cells. The increase in the time of treatment with deoxycholate allows for more efficient removal of lipid components from the matrix, which is necessary to suppress the calcification of the transplant and increases its biocompatibility. The use of ethanol in a washing solution and long-term washing are necessary for thorough removal of deoxycholate from the matrix, and accordingly, to prevent toxicity, which ultimately leads to increased biocompatibility.

Ниже представлены примеры реализации предложенного способа повышения биосовместимости трансплантатов для сердечно-сосудистой хирургии.Below are examples of the implementation of the proposed method for increasing the biocompatibility of transplants for cardiovascular surgery.

Пример 1.Example 1

Сравнивали биосовместимость стенок аорты свиньи, обработанных заявляемым способом и способом, принятым за прототип. Для этого на обработанные материалы высевали клетки линии NIH 3Т3 (фибробласты, полученные из эмбриона мыши) и оценивали их жизнеспособность через 1 сутки и 3 суток культивирования. Клетки получены из Всероссийской коллекции клеточных культур Института цитологии РАН. Фрагменты стенки аорты свиньи, согласно флуоресцентному микроскопическому анализу, содержали до обработки живые гладкомышечные и эндотелиальные клетки. Перед обработкой фрагменты инкубировали при 4°С в течение 2 суток в питательной среде ДМЕ при pH 7,4, с антибиотиками гентамицином (400 мг/л) и флуканазолом (20 мг/л) для обеспечения стерильности. Затем фрагменты делили на две группы. Первую группу обрабатывали способом, взятым за прототип, включая предварительную инкубацию в течение 14 ч в физиологическом растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 10 мМ ЭДТА, буфер Трис-HCl (50 мМ, pH 8.0), последующую инкубацию в физиологическом растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 1% деоксихолата натрия, буфер Трис-HCl (20 мМ, pH 8.0), в течение 24 часов, отмывку деоксихолата натрия указанным выше раствором ЭДТА с 3-кратной заменой среды через каждые 6 часов и последующую отмывку таким же раствором без ЭДТА. После этого фрагменты помещали в питательную среду Дальбекко, в которую были добавлены 10% эмбриональной сыворотки крупного рогатого скота, и антибиотик гентамицин (50 мг/л) и антимикотик флуканазол (5 мг/л). Другую партию фрагментов обрабатывали заявленным способом, включая предварительную инкубацию в течение 4 ч в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 0,5 мМ ЭДТА, органический буфер HEPES pH 7,0, затем инкубировали фрагменты ткани 40 ч в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 1% деоксихолата натрия, органический буфер HEPES pH 7,8, после чего фрагменты отмывали в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, органический буфер HEPES pH 7,8, 20% этилового спирта в течение 8 суток с 2-кратной сменой среды на свежую каждые сутки, а два раза в течение последующих суток отмывали от этилового спирта в растворе 0,9% хлористого натрия, pH 7.2. После такой многостадийной инкубации фрагменты второй группы помещали в культуральную среду, идентичную той, что использовали для первой группы. Клетки NIH 3T3 выращивали в ростовой среде Дальбекко с 10% сыворотки и с антибиотиком гентамицином 50 мкг/мл и флуконазолом. После достижения монослоя клетки открепляли от культуральных флаконов раствором трипсина и высевали на поверхность фрагментов контрольной (прототип) и опытной (заявляемый способ) групп. Через сутки после посева проводили микроскопический флуоресцентный анализ жизнеспособности клеток по окраске ядерными красителями, один из которых проникает в живые клетки и, связываясь с ДНК, флуоресцирует в сине-зеленой области спектра (Hoechst 33342), а другой связывается с ДНК только в погибших клетках и флуоресцирует красным цветом. Флуоресцентный микроскопический анализ показал, что в опытной группе через 1 сутки и трое суток 97±2% клеток были живыми. В контрольной группе через 1 сутки живыми были 45±3%, а через 3 суток живыми оставались 11%±2% клеток. Это указывает на то, что заявленный способ повышает биосовместимость стенок аорты с живыми клетками.Compared the biocompatibility of the walls of the aortic pig treated with the claimed method and the method adopted for the prototype. For this purpose, NIH 3T3 cells (fibroblasts obtained from mouse embryos) were seeded on treated materials and their viability after 1 day and 3 days of cultivation was assessed. Cells were obtained from the All-Russian collection of cell cultures of the Institute of Cytology RAS. According to fluorescence microscopic analysis, pig fragments of the aortic wall contained live smooth muscle and endothelial cells before treatment. Before treatment, the fragments were incubated at 4 ° C for 2 days in DME culture medium at pH 7.4, with antibiotics gentamicin (400 mg / l) and flucanazole (20 mg / l) to ensure sterility. Then the fragments were divided into two groups. The first group was treated by the method adopted for the prototype, including pre-incubation for 14 hours in physiological saline containing 0.9% sodium chloride, 10 mm EDTA, Tris-HCl buffer (50 mm, pH 8.0), followed by incubation in physiological saline, containing 0.9% sodium chloride, 1% sodium deoxycholate, Tris-HCl buffer (20 mM, pH 8.0), for 24 hours, washing the sodium deoxycholate with the above EDTA solution with a 3-fold change of medium every 6 hours and subsequent washing the same solution without EDTA. After that, the fragments were placed in Dalbecco's nutrient medium, to which 10% of cattle fetal serum was added, and the antibiotic gentamicin (50 mg / L) and antimycotic flucanazole (5 mg / L). Another batch of fragments was treated by the claimed method, including preliminary incubation for 4 h in a solution containing 0.9% sodium chloride, 0.5 mm EDTA, HEPES organic buffer pH 7.0, then tissue fragments were incubated for 40 h in a solution containing 0 , 9% sodium chloride, 1% sodium deoxycholate, HEPES organic buffer pH 7.8, after which the fragments were washed in a solution containing 0.9% sodium chloride, HEPES organic buffer pH 7.8, 20% ethyl alcohol for 8 days with a 2-fold change of medium to fresh every day, and twice during the next s ducks were washed from ethyl alcohol in a solution of 0.9% sodium chloride, pH 7.2. After such a multi-stage incubation, fragments of the second group were placed in a culture medium identical to that used for the first group. NIH 3T3 cells were grown in Dalbecco growth medium with 10% serum and with antibiotic gentamicin 50 μg / ml and fluconazole. After reaching the monolayer, the cells were detached from the culture vials with trypsin solution and plated on the surface of the fragments of the control (prototype) and experimental (inventive method) groups. A day after plating, a microscopic fluorescence analysis of cell viability was performed by staining with nuclear dyes, one of which penetrates into living cells and, binding to DNA, fluoresces in the blue-green region of the spectrum (Hoechst 33342), and the other binds to DNA only in dead cells and fluoresces in red. Fluorescence microscopic analysis showed that in the experimental group after 1 day and three days, 97 ± 2% of the cells were alive. In the control group, 45 ± 3% were alive after 1 day, and after 3 days, 11% ± 2% of the cells remained alive. This indicates that the claimed method increases the biocompatibility of the walls of the aorta with living cells.

Пример 2.Example 2

Сравнивали биосовместимость стенок легочной артерии свиньи, обработанных заявляемым способом, либо способом, принятым за прототип. Как и в примере 1, на обработанные материалы высевали клетки линии NIH 3T3 и оценивали их жизнеспособность через 1 сутки и 3 суток культивирования. Фрагменты стенок легочной артерии, как и аорты свиньи, согласно флуоресцентному микроскопическому анализу, содержали до обработки живые гладкомышечные и эндотелиальные клетки. Перед обработкой фрагменты инкубировали при 4°С в течение 2 суток в питательной среде ДМЕ при pH 7,4, с антибиотиками гентамицином (400 мг/л) и флуканазолом (20 мг/л) для обеспечения стерильности. Затем фрагменты, как в примере 1, делили на две группы. Первую группу обрабатывали способом, взятым за прототип, включая предварительную инкубацию в течение 14 ч в физиологическом растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 10 мМ ЭДТА, буфер Трис-HCl (50 мМ, pH 8.0), последующую инкубацию в физиологическом растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 1% деоксихолата натрия, буфер Трис-HCl (20 мМ, pH 8.0), в течение 24 часов, отмывку деоксихолата натрия указанным выше раствором ЭДТА с 3-кратной заменой среды через каждые 6 часов и последующую отмывку таким же раствором без ЭДТА. После этого фрагменты помещали в питательную среду Дальбекко, в которую были добавлены 10% эмбриональной сыворотки крупного рогатого скота, и антибиотики гентамицин (50 мг/л) и флуканазол (5 мг/л). Другую партию фрагментов обрабатывали заявленным способом, включая предварительную инкубацию в течение 4 ч в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 0,5 мМ ЭДТА, органический буфер HEPES pH 7,0, затем инкубировали 40 ч в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 1% деоксихолата натрия, органический буфер HEPES pH 7,8, после чего фрагменты отмывали в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, органический буфер HEPES pH 7,8, 20% этилового спирта в течение 8 суток с 2-кратной сменой среды на свежую каждые сутки, а два раза в течение последующих суток отмывали от этилового спирта раствором 0,9% хлористого натрия, pH 7.2. После инкубации фрагменты второй группы помещали в культуральную среду, идентичную той, что использовали для первой группы. Клетки NIH 3T3, выращенные в ростовой среде Дальбекко с 10% сыворотки и с антибиотиком гентамицином 50 мкг/мл и флуконазолом, открепляли от культуральных флаконов раствором трипсина и высевали на поверхность фрагментов контрольной (прототип) и опытной (заявляемый способ) групп. Через сутки и 3 суток после посева, согласно микроскопическому флуоресцентному анализу, в опытной группе 97±2% клеток, посеянных на поверхность фрагментов, были живыми. В контрольной группе через 1 сутки живыми были 54±4%, а через 3 суток живыми оставались 14%±2% клеток. Таким образом, этот пример также показывает, что заявленный способ повышает биосовместимость стенок легочной артерии для живых клеток.Compared the biocompatibility of the walls of the pulmonary artery of a pig, processed by the claimed method, or by the method adopted as a prototype. As in example 1, cells of the NIH 3T3 line were sown on the processed materials and their viability was assessed after 1 day and 3 days of cultivation. Fragments of the walls of the pulmonary artery, like pig aorta, according to fluorescence microscopic analysis, contained live smooth muscle and endothelial cells before treatment. Before treatment, the fragments were incubated at 4 ° C for 2 days in DME culture medium at pH 7.4, with antibiotics gentamicin (400 mg / l) and flucanazole (20 mg / l) to ensure sterility. Then the fragments, as in example 1, were divided into two groups. The first group was treated by the method adopted for the prototype, including pre-incubation for 14 hours in physiological saline containing 0.9% sodium chloride, 10 mm EDTA, Tris-HCl buffer (50 mm, pH 8.0), followed by incubation in physiological saline, containing 0.9% sodium chloride, 1% sodium deoxycholate, Tris-HCl buffer (20 mM, pH 8.0), for 24 hours, washing the sodium deoxycholate with the above EDTA solution with a 3-fold change of medium every 6 hours and subsequent washing the same solution without EDTA. After that, the fragments were placed in Dalbecco's nutrient medium, to which 10% fetal cattle serum was added, and antibiotics gentamicin (50 mg / L) and flucanazole (5 mg / L). Another batch of fragments was treated by the claimed method, including pre-incubation for 4 hours in a solution containing 0.9% sodium chloride, 0.5 mm EDTA, HEPES organic buffer pH 7.0, then incubated for 40 hours in a solution containing 0.9 % sodium chloride, 1% sodium deoxycholate, HEPES organic buffer pH 7.8, after which the fragments were washed in a solution containing 0.9% sodium chloride, HEPES organic buffer pH 7.8, 20% ethyl alcohol for 8 days from 2 -fold change of medium to fresh every day, and twice during the next day, washed from ethyl alcohol with a solution of 0.9% sodium chloride, pH 7.2. After incubation, fragments of the second group were placed in a culture medium identical to that used for the first group. NIH 3T3 cells grown in Dalbecco growth medium with 10% serum and with antibiotic gentamicin 50 μg / ml and fluconazole were detached from the culture vials with trypsin solution and plated on the surface of fragments of the control (prototype) and experimental (inventive method) groups. One day and 3 days after seeding, according to microscopic fluorescence analysis, in the experimental group, 97 ± 2% of the cells seeded on the surface of the fragments were alive. In the control group, 54 ± 4% were alive after 1 day, and after 3 days 14% ± 2% of the cells remained alive. Thus, this example also shows that the claimed method increases the biocompatibility of the walls of the pulmonary artery for living cells.

Пример 3.Example 3

Сравнивали биосовместимость стенок аорты свиньи, обработанных заявляемым способом и способом, принятым за прототип, в модели гетеротопической имплантации под кожу крысам. Фрагменты стенки аорты свиньи, согласно флуоресцентному микроскопическому анализу, содержали до обработки живые гладкомышечные и эндотелиальные клетки. Перед обработкой фрагменты инкубировали при 4°С в течение 2 суток в питательной среде ДМЕ при pH 7.4, с антибиотиками гентамицином (400 мг/л) и флуканазолом (20 мг/л). После стерилизации фрагменты делили на две группы. Первую группу обрабатывали способом, взятым за прототип, включая предварительную инкубацию в течение 14 ч в физиологическом растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 10 мМ ЭДТА, буфер Трис-HCl (50 мМ, pH 8.0), последующую инкубацию в физиологическом растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 1% деоксихолата натрия, буфер Трис-HCl (20 мМ, pH 8.0), в течение 24 часов, отмывку деоксихолата натрия указанным выше раствором ЭДТА с 3-кратной заменой среды через каждые 6 часов и последующую отмывку таким же раствором без ЭДТА. После обработки фрагменты помещали в питательную среду Дальбекко, в которую были добавлены 10% эмбриональной сыворотки крупного рогатого скота, и антибиотики гентамицин (50 мг/л) и флуканазол (5 мг/л). Другую партию фрагментов обрабатывали заявленным способом, включая предварительную инкубацию в течение 4 ч в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 0,5 мМ ЭДТА, органический буфер HEPES pH 7,0, затем инкубировали 40 ч в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, 1% деоксихолата натрия, органический буфер HEPES pH 7,8, после чего фрагменты отмывали в растворе, содержащем 0,9% хлористого натрия, органический буфер HEPES pH 7,8, 20% этилового спирта в течение 8 суток с 2-кратной сменой среды на свежую каждые сутки, а два раза в течение последующих суток отмывали от этилового спирта раствором 0,9% хлористого натрия, pH 7.2. После такой многостадийной инкубации фрагменты второй группы помещали в культуральную среду, идентичную той, что использовали для первой группы. Третью группу составляли не обработанные фрагменты стенок аорты. Кальциноз трансплантатов изучали методом подкожной имплантации крысам. Для этого фрагменты размещали по одному в камеры из пористой стали (диаметр пор 50 мкМ), и затем имплантировали камеры под кожу крысам линии Wistar под тиопенталовым наркозом. После 1,5 месяцев фрагменты эксплантировали из крыс, и измеряли в них содержание минерализованного кальция методом атомной абсорбционной спектроскопии. Визуальный осмотр показал, что в контрольной группе фрагментов, обработанных способом, используемом в качестве прототипа, наблюдается выраженое разрастание фиброзной капсулы вокруг образцов, что указывает на токсичность и на повышенную иммунную реакцию на материал в сравнении с опытными фрагментами, обработанными заявленным способом. Фрагменты, обработанные предлагаемым способом, и способом, принятым за прототип, не кальцифицировались (0,5±0,5 мг кальция на 1 г сухого веса фрагмента). Не обработанные стенки аорты были существенно минерализованы и содержали 85±7 мг кальция на 1 г сухого веса фрагмента. Таким образом, заявляемый способ полностью подавляет кальцификацию в гетеротопической модели подкожной имплантации крысам, и при этом не вызывает сильной реакции иммунной системы, какая наблюдается для контрольных фрагментов, обработанных способом, принятьм за прототип.Compared the biocompatibility of the walls of the aorta of a pig, processed by the claimed method and the method adopted for the prototype, in a model of heterotopic implantation under the skin of rats. According to fluorescence microscopic analysis, pig fragments of the aortic wall contained live smooth muscle and endothelial cells before treatment. Before treatment, the fragments were incubated at 4 ° C for 2 days in DME growth medium at pH 7.4, with antibiotics gentamicin (400 mg / L) and flucanazole (20 mg / L). After sterilization, the fragments were divided into two groups. The first group was treated by the method adopted for the prototype, including pre-incubation for 14 hours in physiological saline containing 0.9% sodium chloride, 10 mm EDTA, Tris-HCl buffer (50 mm, pH 8.0), followed by incubation in physiological saline, containing 0.9% sodium chloride, 1% sodium deoxycholate, Tris-HCl buffer (20 mM, pH 8.0), for 24 hours, washing the sodium deoxycholate with the above EDTA solution with a 3-fold change of medium every 6 hours and subsequent washing the same solution without EDTA. After processing, the fragments were placed in Dalbecco's nutrient medium, to which 10% fetal cattle serum was added, and antibiotics gentamicin (50 mg / L) and flucanazole (5 mg / L). Another batch of fragments was treated by the claimed method, including pre-incubation for 4 hours in a solution containing 0.9% sodium chloride, 0.5 mm EDTA, HEPES organic buffer pH 7.0, then incubated for 40 hours in a solution containing 0.9 % sodium chloride, 1% sodium deoxycholate, HEPES organic buffer pH 7.8, after which the fragments were washed in a solution containing 0.9% sodium chloride, HEPES organic buffer pH 7.8, 20% ethyl alcohol for 8 days from 2 -fold change of medium to fresh every day, and twice during the next day, washed from ethyl alcohol with a solution of 0.9% sodium chloride, pH 7.2. After such a multi-stage incubation, fragments of the second group were placed in a culture medium identical to that used for the first group. The third group consisted of untreated fragments of the walls of the aorta. Graft calcification was studied by subcutaneous implantation in rats. For this, the fragments were placed one by one in porous steel chambers (pore diameter 50 μM), and then chambers were implanted under the skin of Wistar rats under thiopental anesthesia. After 1.5 months, the fragments were explanted from rats and the content of mineralized calcium was measured in them by atomic absorption spectroscopy. Visual inspection showed that in the control group of fragments processed by the method used as a prototype, there was a pronounced proliferation of fibrous capsule around the samples, which indicates toxicity and an increased immune response to the material in comparison with experimental fragments processed with the claimed method. Fragments processed by the proposed method and the method adopted for the prototype were not calcified (0.5 ± 0.5 mg of calcium per 1 g of dry weight of the fragment). Untreated aortic walls were significantly mineralized and contained 85 ± 7 mg of calcium per 1 g of dry fragment weight. Thus, the claimed method completely suppresses calcification in a heterotopic model of subcutaneous implantation in rats, and does not cause a strong immune system response, which is observed for control fragments processed by the method, taken as a prototype.

Таким образом, приведенные примеры показывают, что заявляемый способ обеспечивает повышение биосовместимости трансплантатов для сердечно-сосудистой хирургии в сравнении со способом, принятым за прототип.Thus, the above examples show that the inventive method provides an increase in the biocompatibility of transplants for cardiovascular surgery in comparison with the method adopted for the prototype.

Claims (1)

Способ повышения биосовместимости трансплантатов клапанов сердца и сосудов, включающий предварительную инкубацию тканей до имплантации в физиологическом солевом растворе с ЭДТА, с последующей обработкой неионным липофильным детергентом деоксихолатом натрия, вызывающим гибель клеток донора, и с последующей отмывкой неионного детергента, отличающийся тем, что предварительную инкубацию трансплантатов выполняют в течение 4-6 ч в физиологическом растворе, содержащем 0,5-2 мМ ЭДТА и органический буфер HEPES при pH 7,0, последующую инкубацию с деоксихолатом натрия выполняют в течение 30-48 ч при 37°C, используя физиологический раствор, также содержащий органический буфер HEPES при pH 7,8, а отмывку ткани от деоксихолата выполняют в физиологическом растворе, содержащем хлористый натрий 0,9%, HEPES (pH 7,8) и 15-25% этилового спирта, в течение 8 суток при 37°C с 2-кратной сменой среды каждые сутки на свежую, с последующей отмывкой от этилового спирта в течение суток. A method for increasing the biocompatibility of heart and vascular valve transplants, including preliminary incubation of tissues before implantation in physiological saline with EDTA, followed by treatment with non-ionic lipophilic detergent sodium deoxycholate, which causes the death of donor cells, and subsequent washing of the non-ionic detergent, characterized in that the preliminary incubation performed for 4-6 hours in physiological saline containing 0.5-2 mm EDTA and HEPES organic buffer at pH 7.0, followed by incubation with de sodium xicholate is performed for 30-48 hours at 37 ° C using physiological saline also containing HEPES organic buffer at pH 7.8, and tissue washing from deoxycholate is performed in physiological saline containing 0.9% sodium chloride, HEPES (pH 7.8) and 15-25% ethyl alcohol, for 8 days at 37 ° C with a 2-fold change of medium every day to fresh, followed by washing from ethyl alcohol during the day.
RU2012141322/15A 2012-09-28 2012-09-28 Method for improving biocompatibility of valve and vascular grafts RU2499611C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012141322/15A RU2499611C1 (en) 2012-09-28 2012-09-28 Method for improving biocompatibility of valve and vascular grafts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012141322/15A RU2499611C1 (en) 2012-09-28 2012-09-28 Method for improving biocompatibility of valve and vascular grafts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2499611C1 true RU2499611C1 (en) 2013-11-27

Family

ID=49710449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012141322/15A RU2499611C1 (en) 2012-09-28 2012-09-28 Method for improving biocompatibility of valve and vascular grafts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2499611C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678966C1 (en) * 2018-04-03 2019-02-05 ООО "БиоИн-М" Method for improving biocompatability of pericardial biomaterials for reconstructive surgery
RU2792542C1 (en) * 2022-07-23 2023-03-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for obtaining a bioengineered graft for plasty of an anterior abdominal wall defect

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7354749B2 (en) * 2001-05-24 2008-04-08 The University Leeds Decellularisation of matrices
RU2453291C1 (en) * 2010-11-17 2012-06-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина" Российской академии медицинских наук (ФГБУ "РОНЦ им. Н.Н. Блохина" РАМН) Method for making tracheal matrix for allogeneic transplantation
RU2458635C1 (en) * 2011-04-20 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина" Российской академии медицинских наук (ФГБУ "РОНЦ им.Н.Н.Блохина" РАМН ) Method of obtaining tracheobronchial bioimplant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7354749B2 (en) * 2001-05-24 2008-04-08 The University Leeds Decellularisation of matrices
RU2453291C1 (en) * 2010-11-17 2012-06-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина" Российской академии медицинских наук (ФГБУ "РОНЦ им. Н.Н. Блохина" РАМН) Method for making tracheal matrix for allogeneic transplantation
RU2458635C1 (en) * 2011-04-20 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина" Российской академии медицинских наук (ФГБУ "РОНЦ им.Н.Н.Блохина" РАМН ) Method of obtaining tracheobronchial bioimplant

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678966C1 (en) * 2018-04-03 2019-02-05 ООО "БиоИн-М" Method for improving biocompatability of pericardial biomaterials for reconstructive surgery
RU2792542C1 (en) * 2022-07-23 2023-03-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for obtaining a bioengineered graft for plasty of an anterior abdominal wall defect

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9936688B2 (en) Process for devitalizing soft-tissue engineered medical implants, and devitalized soft-tissue medical implants produced
Crapo et al. An overview of tissue and whole organ decellularization processes
CA2447847C (en) Decellularisation of matrices
JP6480911B2 (en) Method of decellularizing tissue grafts
DE10138564B4 (en) Method of devitalizing natural organs and / or providing extracellular matrices for tissue engineering
JP5142437B2 (en) Tissue graft
CN100333702C (en) Exogenous cornea substrate without cells and its preparation method and use
Ansari et al. Development and characterization of a porcine liver scaffold
KR100869685B1 (en) Method of treating biological tissue for transplantation by applying ultrahigh hydrostatic pressure
Sokol et al. Comparison of bovine pericardium decellularization protocols for production of biomaterial for cardiac surgery
KR20010048219A (en) Process for manufacturing of bone graft materials using animal bones
RU2499611C1 (en) Method for improving biocompatibility of valve and vascular grafts
EP4194541B1 (en) Methods of preparing personalized blood vessels
JP5610268B2 (en) Method for decellularization of biological tissue with hypertonic electrolyte solution
Fadeeva et al. Study of Biointegration and Elastic-Strength Properties of a New Xenopericardium-Based Biomaterial for Reconstructive Cardiovascular Surgery.
RU2796364C1 (en) Method of processing grafts for cardiovascular surgery using sub- and supercritical carbon dioxide
RU2291675C2 (en) Method for treating cardiovascular surgical transplants
RU2563806C2 (en) Method of producing disinfected human cell suspensions
RU2231997C2 (en) Method for treating transplants' tissues for cardiovascular surgery
RU2212133C2 (en) Method for treating spongious bone xenotransplant applicable in bone surgery
RU2310461C1 (en) Method for production of regional stem cell extract from porcine placenta to substitute of damaged skin and mucous membranes
Kazemi et al. Histological study of the interactions between blastema tissue originated from the pinna of New Zealand white rabbit and natural 3D elastic scaffold in vitro
Petrova et al. Derivation of Adhesive Cell-Free Matrix for Cardiovascular Prosthesis