RU2743220C1 - Method for individual assessment of biocompatibility with organism of implanted polymer materials - Google Patents

Method for individual assessment of biocompatibility with organism of implanted polymer materials Download PDF

Info

Publication number
RU2743220C1
RU2743220C1 RU2020124543A RU2020124543A RU2743220C1 RU 2743220 C1 RU2743220 C1 RU 2743220C1 RU 2020124543 A RU2020124543 A RU 2020124543A RU 2020124543 A RU2020124543 A RU 2020124543A RU 2743220 C1 RU2743220 C1 RU 2743220C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
polymer
glass
cytokine
biocompatibility
Prior art date
Application number
RU2020124543A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Петрович Годовалов
Дина Эдуардовна Якушева
Юрий Борисович Бусырев
Илья Андреевич Морозов
Тамара Исаковна Карпунина
Светлана Асылхановна Астафьева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
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 "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2020124543A priority Critical patent/RU2743220C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743220C1 publication Critical patent/RU2743220C1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/15—Medicinal preparations ; Physical properties thereof, e.g. dissolubility
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood
    • G01N33/491—Blood by separating the blood components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6863—Cytokines, i.e. immune system proteins modifying a biological response such as cell growth proliferation or differentiation, e.g. TNF, CNF, GM-CSF, lymphotoxin, MIF or their receptors
    • G01N33/6869—Interleukin

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to immunology, implantology, surgery, and can be used for individual assessment of biocompatibility with an organism of implanted polymer materials. Investigated material is sampled from an individual. Patient's blood sample is sampled in a preimplantation period, the blood is centrifuged to produce a mononuclear leukocyte population. Obtained cell suspension is introduced into the wells of a plate with samples of implanted polymer materials in the form of cylinders 3 mm long and 1 mm in diameter, in amount of 1 piece per well of a round-bottomed plate, incubated at 5% CO2for 72 hours at 37°C. Further, the number of mononuclear leukocytes and the concentration of the pro-inflammatory cytokines are determined: IL-1β and IL-8. Derived values are expressed in the form of a stimulation index which is calculated by formula: SI=SP/SG, pre-calculating specific production of cytokine in presence of polymer sample and in presence of glass by formulas: SP=C/LCC, SG=G/LCG, where SP is specific production of cytokine in presence of polymer sample, pg/cell; C is cytokine concentration in sample with polymer sample, pg/ml; LCCis the number of mononuclear leukocytes in a sample with a polymer sample in 1 ml; SG is specific production of cytokine in presence of glass, pg/cell; G is cytokine concentration in sample with glass sample, pg/ml; LCGis the number of mononuclear leukocytes in the sample with glass in 1 ml; SI is the stimulation index. If the stimulation index exceeds 1, low biocompatibility with the organism of such polymeric material and a high probability of developing complications during implantation are stated.EFFECT: method enables individual assessment of the biocompatibility of the polymer material from which the implant is made, for a specific patient by using a population of mononuclear leukocytes of peripheral venous blood of a specific individual and testing their reaction to the polymer by determining the stimulation index as the ratio of the specific production of the main pro-inflammatory cytokines IL-1β and IL-8 in sample with polymer sample to specific production of same cytokines in sample with glass.1 cl, 3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к иммунологии, имплантологии, хирургии и может быть использовано для контроля биосовместимости с организмом полимерных материалов и изделий для эндопротезирования и/или длительного инвазивного использования по их способности провоцировать воспалительную реакцию.The invention relates to medicine, namely to immunology, implantology, surgery and can be used to control the biocompatibility with the body of polymer materials and products for endoprosthetics and / or long-term invasive use by their ability to provoke an inflammatory reaction.

В связи с увеличивающимся использованием новых материалов и изделий, внедряемых в ткани и органы человека с различными целями, особое значение приобретает разработка ускоренных методов для оценки их совместимости с организмом. Способность вызывать состояние сенсибилизации иммунокомпетентных клеток при непосредственном введении во внутреннюю среду организма во многом определяет степень биосовместимости имплантатов. Методы, позволяющие оценивать вживляемые материалы по характеру их влияния на развитие воспаления, используются при выборе полимеров, перспективных для медицины в целом, а также способов модификации их поверхности. Однако оценка индивидуальной реактивности пациента при выборе имплантируемых изделий из полимерных материалов в каждом конкретном случае не предусматривается.In connection with the increasing use of new materials and products introduced into human tissues and organs for various purposes, the development of accelerated methods for assessing their compatibility with the body is of particular importance. The ability to induce a state of sensitization of immunocompetent cells upon direct injection into the internal environment of the body largely determines the degree of biocompatibility of implants. Methods that make it possible to evaluate implanted materials by the nature of their effect on the development of inflammation are used when choosing polymers that are promising for medicine in general, as well as methods for modifying their surface. However, the assessment of the patient's individual reactivity when choosing implantable products made of polymeric materials in each specific case is not provided.

Известен способ оценки биосовместимости матриц, изготовленных из поликапролактона, на основе изучения системных проявлений воспалительной реакции при имплантационных тестах у белых крыс [Тяпкина Д.А., Кустодов С.В., Грабенко Е.П. и др. Оценка воспалительных реакций у белых крыс при субкутанной имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом // Bulletin of Medical Internet Conferences (ISSN 2224 - 6150). - 2019. - Vol. 9, Issue 5. - P. 198-199.].A known method for assessing the biocompatibility of matrices made of polycaprolactone, based on the study of systemic manifestations of the inflammatory response during implantation tests in white rats [Tyapkina DA, Kustodov SV, Grabenko EP. et al. Assessment of inflammatory reactions in white rats with subcutaneous implantation of polycaprolactone matrices mineralized with vaterite // Bulletin of Medical Internet Conferences (ISSN 2224 - 6150). - 2019. - Vol. 9, Issue 5. - P. 198-199.].

Недостатки прототипа: неэкономичность и высокая трудозатратность, связанные с необходимостью использования большого количества лабораторных животных; продолжительность эксперимента (21 сутки); возможное влияние наркоза, операционной травмы на клеточные реакции; несовпадение результатов при другой локализации имплантатов и/или индивидуальной реактивности конкретного организма.Disadvantages of the prototype: uneconomic and high labor costs associated with the need to use a large number of laboratory animals; the duration of the experiment (21 days); the possible effect of anesthesia, surgical trauma on cellular responses; inconsistency of results with a different localization of implants and / or individual reactivity of a particular organism.

Технический результат: сокращение сроков исследования; снижение себестоимости и трудозатратности, а также исключение влияния факторов, связанных с имплантацией образцов в организм лабораторных животных (наркоз, операционная травма), благодаря проведению экспериментов ex vivo; обеспечение индивидуализации оценки биосовместимости полимерного материала, из которого изготовлен имплантат, для конкретного пациента.EFFECT: reduced research time; reducing the cost and labor costs, as well as eliminating the influence of factors associated with the implantation of samples into the body of laboratory animals (anesthesia, surgical trauma), thanks to ex vivo experiments; ensuring the individualization of the assessment of the biocompatibility of the polymer material from which the implant is made for a specific patient.

Сущность метода заключается в том, что для оценки биосовместимости полимерного материала с организмом используют популяцию мононуклеарных лейкоцитов периферической венозной крови конкретного человека и тестируют их реакцию на полимер, из которого изготавливается предполагаемый имплантат, путем определения индекса стимуляции, как отношения удельной продукции основных провоспалительных цитокинов (ИЛ-1β и ИЛ-8) в пробе с полимерным образцом к удельной продукции тех же цитокинов в пробе со стеклом. При этом если индекс стимуляции превышает 1, то констатируют для такого полимерного материала низкую биосовместимость с организмом и высокую вероятность развития осложнений при имплантации.The essence of the method lies in the fact that to assess the biocompatibility of a polymer material with the body, a population of mononuclear leukocytes of the peripheral venous blood of a particular person is used and their response to the polymer from which the intended implant is made is tested by determining the stimulation index as the ratio of the specific production of the main pro-inflammatory cytokines (IL -1β and IL-8) in a sample with a polymer sample to the specific production of the same cytokines in a sample with glass. Moreover, if the stimulation index exceeds 1, then such a polymer material is found to have low biocompatibility with the body and a high probability of complications during implantation.

Способ осуществляют следующим образом:The method is carried out as follows:

В предимплантационный период у пациента получают пробу периферической венозной крови и с помощью градиентного (фиколл-верографин; р=1,077 г/см3) центрифугирования выделяют популяцию мононуклеарных лейкоцитов. Клетки трижды отмывают свежим охлажденным раствором Хенкса (ООО «Биолот», Россия) и доводят до 2×106 клеток/мл. После этого клеточную суспензию вносят в лунки кругл о донного планшета с предварительно размещенными там образцами разных полимерных материалов (например, полиуретан, поливинилхлорид) в виде цилиндров длиною 3 мм и диаметром 1 мм. В качестве контролей используют лунки с образцами из стекла и пустые лунки не содержащие полимерных материалов. Планшеты инкубируют при 37°С в условиях 5% CO2 в течение 72 ч. По окончании инкубации в лунках подсчитывают общее число мононуклеарных лейкоцитов в камере Горяева, в том числе количество жизнеспособных, в тесте с трипановым синим [Мельникова Н.А., Шубина О.С., Дуденкова Н.А., Лапшина М.В., Лиференко О.В., Тимошкина О.И. Исследование жизнеспособности клеток при воздействии ацетата свинца на организм крысы // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - №5. - С. 495.]. Содержимое лунок после инкубации центрифугируют и надосадочную жидкость используют для определения концентрации провоспалительных цитокинов ИЛ-1β и ИЛ-8 с помощью иммуноферментного метода [Симбирцев А.С, Тотолян А.А. Цитокины в лабораторной диагностике // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. - 2015. - №2 (11). - С. 82-98.]. Для определения удельной продукции производят пересчет количества цитокинов на 1 жизнеспособную клетку. Для оценки развития воспалительной реакции для каждого провоспалительного цитокина вычисляют индекс стимуляции, как отношение удельной концентрации цитокина в пробе с образцом полимера к концентрации того же цитокина в пробе со стеклом. Для расчета используют следующие формулы:In the pre-implantation period, the patient receives a sample of peripheral venous blood and using a gradient (ficoll-verografin; p = 1.077 g / cm3) centrifugation isolate a population of mononuclear leukocytes. The cells are washed three times with fresh chilled Hanks solution (OOO "Biolot", Russia) and adjusted to 2 × 106 cells / ml. After that, the cell suspension is introduced into the wells of a round bottom plate with samples of various polymeric materials (for example, polyurethane, polyvinyl chloride) pre-placed there in the form of cylinders 3 mm long and 1 mm in diameter. Wells with glass samples and empty wells without polymeric materials are used as controls. Plates are incubated at 37 ° C under 5% CO2 within 72 hours At the end of the incubation in the wells, the total number of mononuclear leukocytes in the Goryaev's chamber, including the number of viable ones, in the test with trypan blue is counted [Melnikova N.A., Shubina O.S., Dudenkova N.A., Lapshina M.V., Liferenko O.V., Timoshkina O.I. Study of cell viability under the influence of lead acetate on the rat organism // Modern problems of science and education. - 2013. - No. 5. - S. 495.]. The contents of the wells after incubation are centrifuged and the supernatant is used to determine the concentration of pro-inflammatory cytokines IL-1β and IL-8 using the enzyme immunoassay [Simbirtsev A.S., Totolyan A.A. Cytokines in laboratory diagnostics // Infectious diseases: news, opinions, training. - 2015. - No. 2 (11). - S. 82-98.]. To determine the specific production, the number of cytokines is recalculated per 1 viable cell. To assess the development of the inflammatory response for each pro-inflammatory cytokine, the stimulation index is calculated as the ratio of the specific concentration of the cytokine in the sample with the polymer sample to the concentration of the same cytokine in the sample with glass. The following formulas are used for the calculation:

1. ИС=УП/УС1. IS = UP / US

2. УП=Ц/КЛЦ или УС=С/КЛС, где2. UP = C / KLC or US = S / KLS, where

УП - удельная продукция цитокина в присутствии полимерного образца, пг/клетка;UP - specific cytokine production in the presence of a polymer sample, pg / cell;

Ц - концентрация цитокина в пробе с полимерным образцом, пг/мл;C - concentration of cytokine in a sample with a polymer sample, pg / ml;

КЛЦ - количество мононуклеарных лейкоцитов в пробе с полимерным образцом, в 1 мл;KLC - the number of mononuclear leukocytes in a sample with a polymer sample, in 1 ml;

УС - удельная продукция цитокина в присутствии стекла, пг/клетка;US — specific cytokine production in the presence of glass, pg / cell;

С - концентрация цитокина в пробе со стеклянным образцом, пг/мл;C is the concentration of cytokine in a glass sample, pg / ml;

КЛС - количество мононуклеарных лейкоцитов в пробе со стеклом, в 1 мл;CLS - the number of mononuclear leukocytes in the sample with glass, in 1 ml;

ИС - индекс стимуляции. При этом если индекс стимуляции превышает 1, то констатируют низкую биосовместимость с организмом и высокую вероятность развития осложнений при имплантации.IS - stimulation index. Moreover, if the stimulation index exceeds 1, then low biocompatibility with the body and a high probability of complications during implantation are noted.

Примеры конкретного выполненияExamples of specific implementation

Пример 1. У пациента А. получили пробу периферической венозной крови из кубитальной вены. С помощью градиентного (фиколл-верографин; р=1,077 г/см3) центрифугирования выделили популяцию мононуклеарных лейкоцитов. Клетки трижды отмыли свежим охлажденным раствором Хенкса и довели до 2x106 клеток/мл. После этого клеточную суспензию внесли в лунки круглодонного планшета с предварительно размещенными там образцами разных полимерных материалов, условно обозначенные как «№1» и «№2». Каждый образец был длиною 3 мм и диаметром 1 мм. В качестве контролей использовали лунки с образцами из стекла («Стекло») и лунки, не содержащие полимерных материалов. Планшеты инкубировали при 37°С в условиях 5% CO2 в течение 72 ч. По окончании инкубации в лунках подсчитывали общее число клеток и в том числе количество жизнеспособных в тесте с трипановым синим. Надосадочную жидкость после центрифугирования содержимого лунок использовали для определения концентрации ИЛ-1β и ИЛ-8 с помощью иммуноферментного метода. Уровень цитокинов пересчитали на 1 жизнеспособную клетку. После этого проводили расчет индекса стимуляции, как отношение концентрации цитокина в пробе с полимерным образцом к концентрации того же цитокина в пробе со стеклом.Example 1. Patient A. received a sample of peripheral venous blood from the cubital vein. Using gradient (ficoll-verografin; p = 1.077 g / cm 3 ) centrifugation, a population of mononuclear leukocytes was isolated. Cells were washed three times with fresh chilled Hanks solution and adjusted to 2x10 6 cells / ml. After that, the cell suspension was introduced into the wells of a round-bottom plate with samples of various polymeric materials previously placed there, conventionally designated as "No. 1" and "No. 2". Each sample was 3 mm long and 1 mm in diameter. Wells with glass samples ("Glass") and wells without polymeric materials were used as controls. The plates were incubated at 37 ° C under 5% CO 2 for 72 hours. At the end of the incubation, the total number of cells was counted in the wells, including the number of viable cells in the trypan blue test. The supernatant after centrifugation of the contents of the wells was used to determine the concentration of IL-1β and IL-8 using the enzyme immunoassay. The cytokine level was counted per 1 viable cell. After that, the stimulation index was calculated as the ratio of the cytokine concentration in the sample with the polymer sample to the concentration of the same cytokine in the sample with glass.

Получены результаты представлены в таблице 1.The results obtained are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

По показателям индекса стимуляции можно предположить, что иммунокомпетентные клетки пациента А. в присутствии образца №1 не сформируют воспалительный ответ, что, обусловлено его большей биосовместимостью. Напротив, присутствие образца №2 стимулирует лейкоциты, что отражается в повышении концентрации ИЛ-1β, и его использование для имплантации представляется нежелательным.According to the indices of the stimulation index, it can be assumed that the immunocompetent cells of patient A. in the presence of sample No. 1 will not form an inflammatory response, which is due to its greater biocompatibility. On the contrary, the presence of sample No. 2 stimulates leukocytes, which is reflected in an increase in the concentration of IL-1β, and its use for implantation seems undesirable.

Пример 2. У пациента Б. получили пробу периферической венозной крови из кубитальной вены. С помощью градиентного (фиколл-верографин; р=1,077 г/см3) центрифугирования выделили популяцию мононуклеарных лейкоцитов. Клетки трижды отмыли свежим охлажденным раствором Хенкса и довели до 2×106 клеток/мл. После этого клеточную суспензию внесли в лунки круглодонного планшета с предварительно размещенными там образцами разных синтетических материалов, условно обозначенные как «№1» и «№2». Каждый образец был длиною 3 мм и диаметром 1 мм. В качестве контролей использовали лунки с образцами из стекла («Стекло») и лунки, не содержащие синтетических материалов. Планшеты инкубировали при 37°С в условиях 5% CO2 в течение 72 ч. По окончании инкубации в лунках подсчитывали общее число клеток и в том числе количество жизнеспособных в тесте с трипановым синим. Надосадочную жидкость после центрифугирования содержимого лунок использовали для определения концентрации ИЛ-1β и ИЛ-8 с помощью иммуноферментного метода. Уровень цитокинов пересчитали на 1 жизнеспособную клетку. После этого проводили расчет индекса стимуляции, как отношение концентрации цитокина в пробе с синтетическим образцом к концентрации того же цитокина в пробе со стеклом.Example 2. Patient B. received a sample of peripheral venous blood from the cubital vein. Using gradient (ficoll-verografin; p = 1.077 g / cm 3 ) centrifugation, a population of mononuclear leukocytes was isolated. Cells were washed three times with fresh chilled Hanks solution and adjusted to 2 x 10 6 cells / ml. After that, the cell suspension was introduced into the wells of a round-bottom plate with samples of various synthetic materials previously placed there, conventionally designated as "No. 1" and "No. 2". Each sample was 3 mm long and 1 mm in diameter. Wells with glass samples ("Glass") and wells that did not contain synthetic materials were used as controls. The plates were incubated at 37 ° C under 5% CO 2 for 72 hours. At the end of the incubation, the total number of cells was counted in the wells, including the number of viable cells in the trypan blue test. The supernatant after centrifugation of the contents of the wells was used to determine the concentration of IL-1β and IL-8 using the enzyme immunoassay. The cytokine level was counted per 1 viable cell. After that, the stimulation index was calculated as the ratio of the cytokine concentration in the sample with the synthetic sample to the concentration of the same cytokine in the sample with glass.

Получены результаты представлены в таблице 2.The results obtained are presented in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

По показателям индекса стимуляции можно предположить, что иммунокомпетентные клетки пациента Б. в присутствии образца №2 не сформируют провоспалительную реакцию, что, обусловлено его большей биосовместимостью.According to the indicators of the stimulation index, it can be assumed that the immunocompetent cells of patient B. in the presence of sample No. 2 will not form a pro-inflammatory reaction, which is due to its greater biocompatibility.

Пример 3. У пациента В. получили пробу периферической венозной крови из кубитальной вены. С помощью градиентного (фиколл-верографин; р=1,077 г/см3) центрифугирования выделили популяцию мононуклеарных лейкоцитов. Клетки трижды отмыли свежим охлажденным раствором Хенкса и довели до 2×106 клеток/мл. После этого клеточную суспензию внесли в лунки круглодонного планшета с предварительно размещенными там образцами разных синтетических материалов, условно обозначенные как «№1» и «№2». Каждый образец был длиною 3 мм и диаметром 1 мм. В качестве контролей использовали лунки с образцами из стекла («Стекло») и лунки, не содержащие синтетических материалов. Планшеты инкубировали при 37°С в условиях 5% CO2 в течение 72 ч. По окончании инкубации в лунках подсчитывали общее число клеток и в том числе количество жизнеспособных в тесте с трипановым синим. Надосадочную жидкость после центрифугирования содержимого лунок использовали для определения концентрации ИЛ-1β и ИЛ-8 с помощью иммуноферментного метода. Уровень цитокинов пересчитали на 1 жизнеспособную клетку. После этого проводили расчет индекса стимуляции, как отношение концентрации цитокина в пробе с синтетическим образцом к концентрации того же цитокина в пробе со стеклом.Example 3. Patient B. received a sample of peripheral venous blood from the cubital vein. Using gradient (ficoll-verografin; p = 1.077 g / cm 3 ) centrifugation, a population of mononuclear leukocytes was isolated. Cells were washed three times with fresh chilled Hanks solution and adjusted to 2 x 10 6 cells / ml. After that, the cell suspension was introduced into the wells of a round-bottom plate with samples of various synthetic materials previously placed there, conventionally designated as "No. 1" and "No. 2". Each sample was 3 mm long and 1 mm in diameter. Wells with glass samples ("Glass") and wells that did not contain synthetic materials were used as controls. The plates were incubated at 37 ° C under 5% CO 2 for 72 hours. At the end of the incubation, the total number of cells was counted in the wells, including the number of viable cells in the trypan blue test. The supernatant after centrifugation of the contents of the wells was used to determine the concentration of IL-1β and IL-8 using the enzyme immunoassay. The cytokine level was counted per 1 viable cell. After that, the stimulation index was calculated as the ratio of the cytokine concentration in the sample with the synthetic sample to the concentration of the same cytokine in the sample with glass.

Получены результаты представлены в таблице 3.The results obtained are presented in table 3.

Figure 00000003
Figure 00000003

По показателям индекса стимуляции можно предположить, что иммунекомпетентные клетки пациента В. в присутствии образца №2 не сформируют провоспалительную реакцию, что, обусловлено его большей биосовместимостью, а в присутствии образца №1, наоборот, воспалительная реакция будет выраженной.According to the indicators of the stimulation index, it can be assumed that the immunocompetent cells of patient B. in the presence of sample No. 2 will not form a pro-inflammatory reaction, which is due to its greater biocompatibility, and in the presence of sample No. 1, on the contrary, the inflammatory reaction will be pronounced.

Claims (13)

Способ индивидуальной оценки биосовместимости с организмом имплантируемых полимерных материалов, включающий отбор исследуемого материала у индивидуума, отличающийся тем, что забор пробы крови у пациента выполняют в предимплантационный период, кровь центрифугируют для получения популяции мононуклеарных лейкоцитов, далее полученную клеточную суспензию вносят в лунки планшета с образцами имплантируемых полимерных материалов в виде цилиндров длиной 3 мм и диаметром 1 мм в количестве 1 шт. на лунку круглодонного планшета, инкубируют при 5% СО2 в течение 72 ч при температуре 37°С, далее определяют количество мононуклеарных лейкоцитов и концентрацию провоспалительных цитокинов: ИЛ-1β и ИЛ-8, полученные показатели выражают в виде индекса стимуляции, который рассчитывают по формулеA method for individual assessment of biocompatibility with the body of implantable polymeric materials, including the selection of a test material from an individual, characterized in that a blood sample is taken from a patient in the pre-implantation period, the blood is centrifuged to obtain a population of mononuclear leukocytes, then the resulting cell suspension is introduced into the wells of the plate with samples of the implanted polymeric materials in the form of cylinders 3 mm long and 1 mm in diameter in the amount of 1 pc. per well of a round-bottom plate, incubated at 5% CO 2 for 72 h at 37 ° C, then the number of mononuclear leukocytes and the concentration of pro-inflammatory cytokines: IL-1β and IL-8 are determined, the obtained indicators are expressed as a stimulation index, which is calculated by formula ИС=УП/УС,IS = UP / US, предварительно рассчитав удельную продукцию цитокина в присутствии полимерного образца и в присутствии стекла по формуламhaving previously calculated the specific cytokine production in the presence of a polymer sample and in the presence of glass according to the formulas УП=Ц/КЛЦ,UP = C / KL C , УС=С/КЛС, гдеUS = S / CL S , where УП - удельная продукция цитокина в присутствии полимерного образца, пг/клетка;UP - specific cytokine production in the presence of a polymer sample, pg / cell; Ц - концентрация цитокина в пробе с полимерным образцом, пг/мл;C - concentration of cytokine in a sample with a polymer sample, pg / ml; КЛЦ - количество мононуклеарных лейкоцитов в пробе с полимерным образцом, в 1 мл;CL C - the number of mononuclear leukocytes in a sample with a polymer sample, in 1 ml; УС - удельная продукция цитокина в присутствии стекла, пг/клетка;US — specific cytokine production in the presence of glass, pg / cell; С - концентрация цитокина в пробе со стеклянным образцом, пг/мл;C is the concentration of cytokine in a glass sample, pg / ml; КЛС - количество мононуклеарных лейкоцитов в пробе со стеклом, в 1 мл;CL C - the number of mononuclear leukocytes in the sample with glass, in 1 ml; ИС - индекс стимуляции,IS - stimulation index, при этом если индекс стимуляции превышает 1, то констатируют низкую биосовместимость с организмом такого полимерного материала и высокую вероятность развития осложнений при имплантации.Moreover, if the stimulation index exceeds 1, then low biocompatibility with the body of such a polymer material and a high probability of complications during implantation are noted.
RU2020124543A 2020-07-14 2020-07-14 Method for individual assessment of biocompatibility with organism of implanted polymer materials RU2743220C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124543A RU2743220C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for individual assessment of biocompatibility with organism of implanted polymer materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124543A RU2743220C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for individual assessment of biocompatibility with organism of implanted polymer materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743220C1 true RU2743220C1 (en) 2021-02-16

Family

ID=74666142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124543A RU2743220C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for individual assessment of biocompatibility with organism of implanted polymer materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743220C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761266C1 (en) * 2021-01-21 2021-12-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for assessing suitability of synthetic polymers being developed for medical purposes
RU2802060C1 (en) * 2022-12-13 2023-08-22 Государственное автономное учреждение здравоохранения Свердловской области "Центр специализированных видов медицинской помощи "Институт медицинских клеточных технологий" (ГАУЗ СО "ИМКТ") Method of assessing the biocompatibility of an implant with a mesh structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477487C2 (en) * 2011-04-05 2013-03-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный медицинский университет "Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" (ГБОУ ВПО СамГМУ Минздравсоцразвития России) Method of assessing biocompatibility of dental polymer filling materials
RU2605821C1 (en) * 2015-07-06 2016-12-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России) Method for assessing biocompatibility of implanted articles
CN107921173A (en) * 2015-08-03 2018-04-17 富士胶片株式会社 Eucaryotic cell structure body, non-human animal model animal, the evaluation method of the manufacture method of non-human animal model animal and examined material
RU2701884C1 (en) * 2018-10-01 2019-10-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for implanting samples of synthetic materials of medical-biological purpose when investigating their biocompatibility
RU2714461C1 (en) * 2019-05-13 2020-02-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России) Method for assessing of scaffolds biocompatibility

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477487C2 (en) * 2011-04-05 2013-03-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный медицинский университет "Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" (ГБОУ ВПО СамГМУ Минздравсоцразвития России) Method of assessing biocompatibility of dental polymer filling materials
RU2605821C1 (en) * 2015-07-06 2016-12-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России) Method for assessing biocompatibility of implanted articles
CN107921173A (en) * 2015-08-03 2018-04-17 富士胶片株式会社 Eucaryotic cell structure body, non-human animal model animal, the evaluation method of the manufacture method of non-human animal model animal and examined material
RU2701884C1 (en) * 2018-10-01 2019-10-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for implanting samples of synthetic materials of medical-biological purpose when investigating their biocompatibility
RU2714461C1 (en) * 2019-05-13 2020-02-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России) Method for assessing of scaffolds biocompatibility

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BERNARD M. et al. Biocompatibility of polymer-based biomaterials and medical devices - regulations, in vitro screening and risk-management. Biomater. Sci. 2018, 6, 2025-2053. *
BERNARD M. et al. Biocompatibility of polymer-based biomaterials and medical devices - regulations, in vitro screening and risk-management. Biomater. Sci. 2018, 6, 2025-2053. MIHAI R. et al. In vitro biocompatibility testing of some synthetic polymers used for the achievement of nervous conduits. J Med Life. 2011, 4(3), p.250-255. *
MIHAI R. et al. In vitro biocompatibility testing of some synthetic polymers used for the achievement of nervous conduits. J Med Life. 2011, 4(3), p.250-255. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761266C1 (en) * 2021-01-21 2021-12-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for assessing suitability of synthetic polymers being developed for medical purposes
RU2802060C1 (en) * 2022-12-13 2023-08-22 Государственное автономное учреждение здравоохранения Свердловской области "Центр специализированных видов медицинской помощи "Институт медицинских клеточных технологий" (ГАУЗ СО "ИМКТ") Method of assessing the biocompatibility of an implant with a mesh structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Burrows The cultivation of tissues of the chick-embryo outside the body
MADDEN et al. Grafting of cultured allogeneic epidermis on second-and third-degree burn wounds on 26 patients
US20060047312A1 (en) Biomaterial for suturing
WO1995003074A1 (en) Preparation 'ostim apatite' for stimulating growth in bone tissue
RU2743220C1 (en) Method for individual assessment of biocompatibility with organism of implanted polymer materials
Fox et al. Fluctuations in the haemoglobin content of Daphnia
CN110121553A (en) Inhibitive ability of immunity mesenchymal cell and forming method thereof
CN101179931B (en) Animal model for the human immune system as well as preparing method thereof
Hatchome et al. Possible functional impairment of Langerhans' cells in vitiliginous skin: Reduced ability to elicit dinitrochlorobenzene contact sensitivity reaction and decreased stimulatory effect in the allogeneic mixed skin cell lymphocyte culture reaction
CN113660962A (en) Composition for organoid biological transplantation
KR100675459B1 (en) Polyfunctional biocompatible hydrogel and the method for the production thereof
Eriksson et al. Hollow implants in soft tissues allowing quantitative studies of cells and fluid at the implant interface
Ekim et al. A modified S10B silicone plastination method for preparation and preservation of scaled reptile specimens.
EP0938350A1 (en) Biomembrane suitable for use in substitution, reconstruction, induction of angiogenesis, neoformation or regeneration of human or animal organs or tissues
RU2761266C1 (en) Method for assessing suitability of synthetic polymers being developed for medical purposes
RU2638285C1 (en) Method for estimation of effectiveness of impact of chemotherapeutic precautions of xenograft model in vivo
CN102247350B (en) Application of eriocalyxin in preparation of medicaments for treating autoimmune diseases
Chawla Toxicity evaluation of a novel filler free silicone rubber biomaterial by cell culture techniques
Poor Functional Adrenocortical Homotransplants in the Golden Hamster.
RU2658427C1 (en) Method of intravital determination of the cytoproliferative factor (aging factor) in animals
RU2806256C1 (en) Accelerated method for assessing the antioxidant activity of plant materials from marsh cinquefoil (comarum palustre l.)
CA2445157A1 (en) Eyestrain model, method of constructing the same, evaluation method with the use of the model and drugs screened by using the evaluation method
Harlim Interaction between Dimethylpolysiloxane and Autologous Plasma Triggering in Vitro Inflammation in Cultured PBMC
CN109394741A (en) Application of the sphingol in the drug of preparation treatment spinal cord injury
Sommer et al. In vivo leukocyte migration assay in rainbow trout with a flexible silicone coverslip