RU2653476C1 - Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов - Google Patents

Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов Download PDF

Info

Publication number
RU2653476C1
RU2653476C1 RU2017116313A RU2017116313A RU2653476C1 RU 2653476 C1 RU2653476 C1 RU 2653476C1 RU 2017116313 A RU2017116313 A RU 2017116313A RU 2017116313 A RU2017116313 A RU 2017116313A RU 2653476 C1 RU2653476 C1 RU 2653476C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cytotoxicity
components
red blood
blood cells
scaffold
Prior art date
Application number
RU2017116313A
Other languages
English (en)
Inventor
Григорий Яковлевич Левин
Марфа Николаевна Егорихина
Лариса Николаевна Соснина
Юрий Александрович Шереметьев
Ирина Николаевна Чарыкова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации
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 образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2017116313A priority Critical patent/RU2653476C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2653476C1 publication Critical patent/RU2653476C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5014Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing toxicity

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, биологии, биотехнологии, фармакологии и может быть использовано для оценки цитотоксичности компонентов, входящих в состав скаффолдов, используемых в тканевой инженерии, а именно при пластике или замещении дефектов тканей организма с обеспечением стимуляции их регенерации. Для этого из крови выделяют эритроциты, промывают их и инкубируют с компонентами материалов скаффолдов при 37оС в течение 30 мин. Затем эритроциты смешивают с аутологичной плазмой крови, помещают каплю на предметное стекло и проводят микрофотосъемку с объективом 100х. Цитотоксичность компонентов скаффолдов оценивают по изменению морфологии эритроцитов и их агрегатов в аутологичной плазме крови. Изобретение позволяет оценивать цитотоксичность компонентов скаффолдов быстрым и доступным способом с высокой чувствительностью. 4 ил., 2 пр.

Description

Предлагаемое изобретение относится к медицине, биологии, биотехнологии, фармакологии и может быть использовано для микроскопической оценки цитотоксичности компонентов, входящих в состав скаффолдов, используемых в тканевой инженерии, а именно при пластике или замещении дефектов тканей организма с обеспечением стимуляции их регенерации.
В настоящее время в связи с увеличивающимся объемом разработок новых материалов и скаффолдов из них важное значение приобретает разработка методов оценки цитотоксичности компонентов скаффолдов, на заселение клетками которых влияет множество факторов, в частности цитотоксичность материалов скаффолда.
Известен способ оценки токсичности продукции из полимерных и текстильных материалов, включающий биосенсор на основе кислородного электрода, иммобилизацию целых клеток бактерий E.coliK-12 на поверхность кислородного электрода. После иммобилизации измеряют дыхательную активность микроорганизмов в присутствии пробы и стандартных образцов положительного и отрицательного контроля. Далее рассчитывают индекс токсичности (см. Пономарева О.Н. и др. Способ оценки токсичности продукции из полимерных и текстильных материалов. Патент 2518306 РФ, 2012).
Метод достаточно сложен, трудоемок, длителен и требует специального оборудования.
В настоящее время доказано, что эритроцит можно рассматривать как универсальную модель для изучения изменений цитоплазматических мембран и метаболизма клеток.
В качестве прототипа выбран способ определения цитотоксичности малорастворимых производственных пылей, включающий инкубацию эритроцитов человека с равными дозами различных пылей, регистрацию измерения в эталонном водном растворе окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), где в качестве показателя цитотоксичности при действии определенной дозы на эритроциты является выраженное в процентах повышение среднего за период инкубации уровня ОВП в активированной эталонной воде при воздействии контрольной эритроцитарной суспензии без пыли (см. Петров С.Б., Петров Б.А. Способ определения цитотоксичности малорастворимых производственных пылей. Патент 2480751 РФ, 2013).
Однако этот способ является сложным, трудоемким и требует длительного времени.
Задача предлагаемого изобретения - усовершенствование способа.
Технический результат - упрощение и сокращение времени процесса определения цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов.
Технический результат достигается за счет того, что в способе, включающем выделение эритроцитов из крови, их промывание и инкубирование с компонентами материалов скаффолдов, эритроциты смешивают с аутологичной плазмой крови, помещают на предметное стекло, опускают в каплю смеси объектив 100х, проводят микрофотосъемку. Оценивают цитотоксичность компонентов материалов скаффолдов по изменению морфологии эритроцитов и их агрегатов в аутологичной плазме крови.
Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов осуществляют следующим образом. Кровь от здоровых добровольцев забирают в вакуумные пробирки, содержащие 3.8% цитрат натрия (9:1). Пробирки центрифугируют при 3000 об/мин в течение 20 мин. Бестромбоцитарную плазму и клетки белой крови убирают, а эритроциты трижды промывают физиологическим раствором. К 1 мл забуференного физиологического раствора (10 мМ трис-HCI; 150 мМ NaCI) с pH, доведенной до 7,4, добавляют 50 мкл промытых эритроцитов и 0.1 мл исследуемого материала. Инкубируют при 37°C в течение 30 мин, центрифугируют при 3000 об/мин в течение 5 мин. Супернатант убирают, после чего бестромбоцитарную плазму смешивают с эритроцитами в соотношении 2:1, каплю смеси помещают на предметное стекло, опускают в нее объектив (100х) светового микроскопа и после достижения фокуса (×1000) проводят микрофотосъемку. После этого изучают морфологию клеток и их агрегатов.
Одним из наиболее часто используемых материалов, входящих в скаффолды, является коллаген, составляющий основу соединительной ткани организма и обеспечивающий ее прочность и эластичность. Коллаген имеет несколько преимуществ, которые позволяют использовать данный материал для получения скаффолдов в тканевой инженерии: биосовместимость, волокнистая структура, хорошая сочетаемость с другими материалами, биодеградируемость. Кроме того, коллаген обладает свойствами, обуславливающими высокую клеточную адгезию скаффолда.
Используя разные виды коллагена, проводилась проверка эффективности предполагаемого способа оценки цитотоксичности.
Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - Морфология эритроцитов и их агрегация при исследовании на цитотоксичность коллагена №1.
Фиг. 2 - Морфология эритроцитов и их агрегация при исследовании на цитотоксичность коллагена №2.
Фиг. 3 - ДФЧ в скаффолде с коллагеном №1, (6 сутки инкубации; ×100).
Фиг.4 - ДФЧ в скаффолде с коллагеном №2, (6 сутки инкубации; ×100).
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. Промытые эритроциты здоровых людей инкубировали с образцом коллагена №1 в течение 30 мин при 37°C. Далее суспензию эритроцитов центрифугировали 5 мин при 3000 об/мин. Супернатант убирали, плазму крови смешивали с эритроцитами в соотношении 2:1, каплю смеси помещали на предметное стекло, опускали в нее объектив 100х и проводили микрофотосъемку. На фиг.1 видно, что коллаген №1 обладает токсическим действием на эритроциты. Об этом свидетельствует появление большого количества патологических форм эритроцитов (эхиноцитов). При этом наблюдается нарушение образования монетных столбиков в аутологичной плазме крови.
Пример 2. Промытые эритроциты здоровых людей инкубировали с образцом коллагена №2 в течение 30 мин при 37°C. Далее суспензию эритроцитов центрифугировали 5 мин при 3000 об/мин. Супернатант убирали, плазму крови смешивали с эритроцитами в соотношении 2:1, каплю смеси помещали на предметное стекло, опускали в нее объектив 100х и проводили микрофотосъемку. На фиг. 2 видно, что коллаген №2 не оказывает токсического действия на эритроциты. Об этом свидетельствует незначительное количество измененных эритроцитов. При этом сохраняется образование монетных столбиков в аутологичной плазме крови.
Для дополнительной проверки точности и чувствительности предложенного способа проводилось исследование заселения скаффолдов, в состав которых входили различные виды коллагена и дермальные фибробласты. Для этого уксуснокислый коллаген с pH, доведенной до 7,4, смешивали с плазмой крови. В полученный композитный раствор вводили суспензию фибробластов в культуральной среде DMEM, содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки в объеме 0,5 мл. Количество клеток в суспензии составляло от 400 до 600 тыс. Композитный раствор, содержащий суспензию клеток, в объеме 2,5 мл заливали в форму для скаффолда. После завершения манипуляций к композитному раствору, содержащему суспензию клеток, немедленно добавляли тромбин-кальциевую смесь. Выдерживали полученный скаффолд в форме в течение 20 мин (для более полной полимеризации фибрина), затем перемещали его в пластиковую чашку Петри и заливали 5 мл культуральной среды DMEM, содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки. Помещали чашку Петри с полученным скаффолдом в клеточный инкубатор с 5% содержанием CO2 и температурой 37°C. В течение последующих 3 часов происходила полная полимеризация содержащегося в скаффолде коллагена. Наблюдали формирование развития клеточной сети с 3D-структурой. В этих условиях установлено, что при использовании коллагена №1 заселение клетками скаффолда и развитие клеточной сети происходило значительно хуже (Фиг. 3), чем при использовании коллагена №2 (Фиг. 4).
Способ позволяет вести оценку цитотоксичности материалов различного происхождения по изменению морфологии эритроцитов и их агрегатов в аутологичной плазме. Подтверждается высокая чувствительность предлагаемого способа, его доступность, информативность и быстрота выполнения.

Claims (1)

  1. Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов, включающий выделение эритроцитов из крови, их промывание и инкубирование, отличающийся тем, что промытые эритроциты инкубируют с компонентами материалов скаффолдов в течение 30 мин при 37°С, центрифугируют 5 мин при 3000 об/мин, супернатант удаляют, бестромбоцитарную плазму крови смешивают с эритроцитами в соотношении 2:1, помещают на предметное стекло, опускают в каплю смеси объектив 100х, проводят микрофотосъемку, оценивают цитотоксичность компонентов материалов скаффолдов по изменению морфологии эритроцитов и их агрегатов в аутологичной плазме крови.
RU2017116313A 2017-05-10 2017-05-10 Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов RU2653476C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017116313A RU2653476C1 (ru) 2017-05-10 2017-05-10 Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017116313A RU2653476C1 (ru) 2017-05-10 2017-05-10 Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2653476C1 true RU2653476C1 (ru) 2018-05-08

Family

ID=62105748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017116313A RU2653476C1 (ru) 2017-05-10 2017-05-10 Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653476C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696849C1 (ru) * 2018-07-05 2019-08-06 Общество С Ограниченной Ответственностью "Апто-Фарм" Способ оценки цитотоксичности аптамера
RU2776455C2 (ru) * 2020-12-30 2022-07-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» Способ in vitro определения биосовместимости скаффолдов для нейротрансплантации

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480751C1 (ru) * 2011-10-07 2013-04-27 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кировская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГБОУ ВПО Кировская ГМА Минздравсоцразвития России) Способ определения цитотоксичности малорастворимых производственных пылей
RU2518306C1 (ru) * 2012-12-13 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Способ оценки токсичности продукции из полимерных и текстильных материалов

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480751C1 (ru) * 2011-10-07 2013-04-27 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кировская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГБОУ ВПО Кировская ГМА Минздравсоцразвития России) Способ определения цитотоксичности малорастворимых производственных пылей
RU2518306C1 (ru) * 2012-12-13 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Способ оценки токсичности продукции из полимерных и текстильных материалов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВЛАСОВА Н. В., Методы клинических лабораторных исследований, 15.09.2014, стр. 1-8, найдено 17.01.2018 в Интернете [on-line] на сайте http://ignorik.ru/docs/index-2123133.html?page=12. ТЕПЛЫЙ Д. Д., Особенности морфофизиологических показателей эритроцитов белых крыс на этапах онтогенеза в норме и при оксидативном стрессе, автореф кбн, Астрахань, 2011, стр. 4-6, найдено 17.01.2018 в Интернете [on-line] на сайте http://earthpapers.net/preview/345993/a#?page=1. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696849C1 (ru) * 2018-07-05 2019-08-06 Общество С Ограниченной Ответственностью "Апто-Фарм" Способ оценки цитотоксичности аптамера
RU2776455C2 (ru) * 2020-12-30 2022-07-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» Способ in vitro определения биосовместимости скаффолдов для нейротрансплантации

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7560050B2 (ja) 三次元組織体及びその製造方法、並びに、三次元組織体の形成剤
CN106750377A (zh) 水凝胶、用于制备水凝胶的组合物及水凝胶制备方法
WO2012093173A1 (en) Tumour cell and tissue culture
Ajalik et al. Human organ-on-a-chip microphysiological systems to model musculoskeletal pathologies and accelerate therapeutic discovery
WO2017146122A1 (ja) スフェロイド形成促進方法
JP2023155406A (ja) 異常拍動心筋モデル及びその製造方法、異常拍動心筋モデルの形成剤並びに心疾患治療薬の薬効評価方法
RU2653476C1 (ru) Способ микроскопической оценки цитотоксичности компонентов материалов скаффолдов
Phillips Monitoring neuron and astrocyte interactions with a 3D cell culture system
Gulati et al. Mini-MEndR: a miniaturized 96-well predictive assay to evaluate muscle stem cell-mediated repair
JP2020156421A (ja) 脳血管モデル及びデバイス
JP6599310B2 (ja) シート状細胞培養物の品質評価方法
Mills et al. Cryoinjury model for tissue injury and repair in bioengineered human striated muscle
CN107746804A (zh) 针对添加肝素血液样本的凝血及血小板功能检测试剂盒及其应用
Patel et al. Mouse Metanephric Mesenchymal Cell–Derived Angioblasts Undergo Vasculogenesis in Three-Dimensional Culture
RU2362997C2 (ru) Способ выявления нарушения функции фагоцитов при развитии рецидивирующих инфекционных процессов
US20240166723A1 (en) Mechanochemical generation of novel collagen gel architectures and scaffolds
Zhu et al. On-chip construction of a fully structured scaffold-free vascularized renal tubule
RU2808738C1 (ru) Способ оценки процесса формирования сосудистой сети на хориоаллантоисной мембране куриного эмбриона
Schmiedinger Advanced Tissue Culture Approaches for in-vitro Studies of Epithelial Cells
US20230212510A1 (en) Methods for organoids production
CN207581822U (zh) 针对添加肝素血液样本的凝血及血小板功能检测试剂盒
Ekström The influence of viscoelastic properties of bioinks on 3D bioprinted tissue models-A study of cell behaviour and printability
SU1076441A1 (ru) Способ определени адгезивных свойств бактерий
Rajendran et al. Engineering Three-Dimensional Spheroid Culture for Enrichment of Proangiogenic miRNAs in Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells and Promotion of Angiogenesis
JPH01120277A (ja) 細胞付着量測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190511