RU2770558C2 - Способ создания тканеинженерных конструкций методом биопечати биочернилами для регенерации хрящевой ткани в условиях организма - Google Patents
Способ создания тканеинженерных конструкций методом биопечати биочернилами для регенерации хрящевой ткани в условиях организма Download PDFInfo
- Publication number
- RU2770558C2 RU2770558C2 RU2021126356A RU2021126356A RU2770558C2 RU 2770558 C2 RU2770558 C2 RU 2770558C2 RU 2021126356 A RU2021126356 A RU 2021126356A RU 2021126356 A RU2021126356 A RU 2021126356A RU 2770558 C2 RU2770558 C2 RU 2770558C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bioink
- tissue
- bioprinting
- powder
- decm
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 title claims abstract description 15
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 title 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims abstract description 23
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 claims abstract description 17
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 claims abstract description 17
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 claims abstract description 17
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims abstract description 15
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 108010045569 atelocollagen Proteins 0.000 claims abstract description 4
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- QTCANKDTWWSCMR-UHFFFAOYSA-N costic aldehyde Natural products C1CCC(=C)C2CC(C(=C)C=O)CCC21C QTCANKDTWWSCMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- ISTFUJWTQAMRGA-UHFFFAOYSA-N iso-beta-costal Natural products C1C(C(=C)C=O)CCC2(C)CCCC(C)=C21 ISTFUJWTQAMRGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 241000700157 Rattus norvegicus Species 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 abstract description 4
- 241000700159 Rattus Species 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 9
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 4
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 3
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 3
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 3
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 2
- 206010016654 Fibrosis Diseases 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 230000019552 anatomical structure morphogenesis Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000004761 fibrosis Effects 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 description 1
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 102000016942 Elastin Human genes 0.000 description 1
- 108010014258 Elastin Proteins 0.000 description 1
- 102000009123 Fibrin Human genes 0.000 description 1
- 108010073385 Fibrin Proteins 0.000 description 1
- BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N Fibrin monomer Chemical compound CNC(=O)CNC(=O)CN BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010049003 Fibrinogen Proteins 0.000 description 1
- 102000008946 Fibrinogen Human genes 0.000 description 1
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 description 1
- 102000016359 Fibronectins Human genes 0.000 description 1
- 108010067306 Fibronectins Proteins 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- 229920002683 Glycosaminoglycan Polymers 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 102000016611 Proteoglycans Human genes 0.000 description 1
- 108010067787 Proteoglycans Proteins 0.000 description 1
- 239000012980 RPMI-1640 medium Substances 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000033077 cellular process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000001608 connective tissue cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 229920002549 elastin Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229950003499 fibrin Drugs 0.000 description 1
- 229940012952 fibrinogen Drugs 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 238000010562 histological examination Methods 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 1
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- -1 laminins Proteins 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
- A61L27/24—Collagen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P19/00—Drugs for skeletal disorders
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине и касается способа создания тканеинженерных конструкций методом биопечати биочернилами для регенерации хрящевой ткани в условиях организма, включающего приготовление биочернил, которые получают непосредственно перед процессом 3D-биопечати, и далее используют для создания тканеинженерной конструкции, где биочернила включают в себя следующие компоненты: коллаген, мезенхимальные стволовые клетки (МСК) и порошок децеллюляризованного внеклеточного матрикса (дВКМ), причем дВКМ получали из реберных хрящей самок крыс, которые подвергали децеллюляризации и лиофилизации, полученный порошок просеивают через сито и до использования хранят при +4°С, при приготовлении биочернил используют стерильный ателоколлаген свиньи I типа, который смешивают с МСК, с буферным раствором и порошком дВКМ, далее скаффолд печатают и заливают теплой питательной средой, после чего проводят процесс инкубации в CO2-инкубаторе. Изобретение обеспечивает создание тканеинженерных конструкций, воссоздающих клеточное строение и функцию заменяемой хрящевой ткани, а также высокую точность создания тканеинженерной конструкции посредством 3D-биопечати. 3 ил., 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к тканевой инженерии и 3D-биопечати, может быть использовано для создания тканеинженерных конструкций (скаффолдов).
3D-биопечать – перспективная технология изготовления тканевых конструкций сложной внешней геометрии и/или внутренней структуры, со строго определенными механическими свойствами,с персонализированным составом. Основным компонентом в 3D-биопечати являются биочернила, которые представляют собой биоматериал в форме гидрогеля, содержащим определенное количество и типы клеток. Биочернила должны обладать такими биологическими характеристиками как биосовместимость, цитосовместимость, биодеградация с контролируемой скоростью, близкой к скорости регенерации замещаемой ткани. Приготовление биочернил осуществляется с использованием различных природных и синтетических материалов и их комбинаций, таких как коллаген, желатин, агароза, фиброин шёлка, альгинат и т.д.Однако большинство этих материалов не способно воссоздать микроокружение, типичное для живых тканей, внутреннюю клеточную морфологию и функции.
Идеальным образцом такого материала может являться основа самой целевой ткани – ее внеклеточный матрикс (ВКМ). Состав ВКМ каждой ткани уникален. Он представлен сложной сетью компонентов, основными из которых являются волокнообразующие белки, такие как коллагены, эластин, фибронектин, ламинины, гликопротеины, протеогликаны и гликозаминогликаны [Theocharis AD, Skandalis SS, Gialeli C, Karamanos NK. Extracellular matrix structure. Adv Drug Deliv Rev. 2016, 97: 4-27. DOI: 10.1016/j.addr.2015.11.001.].ВКМ регулирует многие клеточные процессы, включая рост, миграцию, дифференцировку, гомеостаз и морфогенез [K.C. Clause, T.H. Barker. Extracellular matrix signaling in morphogenesis and repair. Curr. Opin. Biotechnol.,2013,24: 830-833; Theocharis AD, Skandalis SS, Gialeli C, Karamanos NK. Extracellular matrix structure. Adv Drug Deliv Rev. 2016; 97: 4-27. DOI: 10.1016/j.addr.2015.11.001.]. Он является основным источником и проводником биохимических и биомеханических сигналов, для обеспечения организации и функционирования ткани в целом [Herrera J, Henke CA, Bitterman PB. Extracellular matrix as a driver of progressive fibrosis. J Clin Invest. 2018, 128(1): 45-53. DOI: 10.1172/JCI93557.], обеспечивая физико-механическое микроокружение клеток [Theocharis AD, Skandalis SS, Gialeli C, Karamanos NK. Extracellular matrix structure. Adv Drug Deliv Rev. 2016, 97: 4-27. DOI: 10.1016/j.addr.2015.11.001].
В последнее время появляются данные о применении гидрогелей на основе децеллюляризованного ВМК (дВКМ) в биопечати. Биочернила на основе дВКМ изначально обладают тканеспецифичными свойствами.
Однако использование дВКМв форме гидрогеля ограничено слабыми механическими свойствами получаемых тканеинженерных конструкций и низкой точностью самого процесса печати.
Известен вариант создания биочернил на основе фибринового геля с добавлением микрочастиц дВКМ для реконструкции роговицы глаза.[H. Yin, Q. Lu, X Wang, et al. Tissue-derived microparticles reduce inflammation and fibrosis in cornea wounds. Acta Biomater. 2019, 85:192-202. doi: 10.1016/j.actbio.2018.12.027; A Chandru, P Agrawal , SK Ojha , et al. Human Cadaveric Donor Cornea Derived Extra Cellular Matrix Microparticles for Minimally Invasive Healing/Regeneration of Corneal Wounds Biomolecules 2021, 11(4). 10.3390/biom11040532].В данных работах гидрогель применяли без 3D-биопечати.
Недостатком представленных выше способов является неприменимость данных гидрогелей для биопечати из-за реологических свойств гидрогелей.
Наиболее близким к заявляемому изобретению(прототип) является способ применения биочернил представленный в работе M. Kimetal. [Kim MK, Jeong W, Lee SM, et al. Decellularized extracellular matrix-based bio-ink with enhanced 3D printability and mechanical properties. Biofabrication 2020; 12: 025003], где дВКМ использовали в виде микрочастиц в составе желатинового гидрогеля (гиалуроновая кислота 3 мг/мл + желатин 37,5 мг/мл + фибриноген 3мг/мл). Полученные формуляции биочернил исследовали на цитосовместимость в условиях in vitro. Данное исследование в первую очередь направлено на создание биочернил, которые могут исправить дефекты печени, для исправления дефектов хрящевой ткани они не могут быть применимы.
Техническим результатом является создание тканеинженерных конструкций, воссоздающие клеточное строение и функцию заменяемой хрящевой ткани, а также обеспечение высокой точность создания тканеинженерной конструкции посредством 3D-биопечати
Технический результат решается тем, что так же, как и в известном способе приготавливают биочернила, которые получают непосредственно перед процессом 3D-биопечати и осуществляют биопечать тканеинженерной конструкции, способной воссоздать клеточное строение и функцию заменяемой ткани, экструзионной насадкой.
Особенностью заявляемого способа является то, что биочернила включают в себя следующие компоненты: коллаген, мезенхимальные стволовые клетки (МСК) и порошок децеллюляризованного внеклеточного матрикса (дВКМ), причем дВКМ получали из реберных хрящей самок крыс линии Wistar, которые подвергали децеллюляризации и лиофилизации, полученный порошок просеивают через сито с диаметром пор 280 мкм и до использования хранят при +4°С, при приготовлении биочернил с концентрацией коллагена 4% используют стерильный ателоколлаген свиньи I типа – 80 мг/мл, который смешивают с МСК – 5×106 в мл, с буферным раствором – 250 мкл на мл и порошком дВКМ – 25 мг/мл, далее скаффолд печатают изаливают теплой питательной средой t37°C, после чего проводят процесс инкубации при 37°C в CO2-инкубаторе.
Изобретение поясняется подробным описанием, примерами использования и иллюстрациями, на которых изображено:
Фиг. 1 – Тестовая печать для оценки печатопригодности биочернил (схематическое изображение напечатанного объекта).
Фиг. 2 – Скаффолд через 1 неделю после имплантации, об. ×10.
Фиг. 3 – Формирование хрящевой ткани через 2 недели после имплантации, об. ×10.
Способ осуществляют следующим образом.
Для создания тканеинженерных конструкций используют коллагеновый гидрогель, порошкообразный ВКМ и культуру МСК. Порошкообразный ВКМ представлен в виде сухих лиофилизированных гранул, их диаметр не превышает диаметр сопла биопринтера. При необходимости клеточных факторов роста, их добавление в биочернила осуществляют на этапе смешивания. Печать производят на лабораторную культуральную посуду (например, чашки Петри, луночные планшеты) или на стекло, находящиеся сверху печатного столика. После процесса биопечати скаффолд заливают теплой питательной средой (от 25 до 37°C), например, RPMI-1640, DMEM, F-12.Процесс инкубации проводят при 37°C в CO2-инкубаторе. Замену среды в процессе инкубации производят один раз в сутки.
Для оценки печатопригодности биочернил на основе 4% коллагена и порошка дВКМ была проведена печать в тестовом режиме (Фиг.1), после которой появляется возможность оценки толщины линии (3 слоев филамента) в 12 местах и площади формируемых ниш в 8 местах (указывает на продолжающийся процесс полимеризации). Оба параметра оценивали в динамике: сразу после печати и через 24 часовой инкубации в буферном растворе PBS. Данные по биочернилам и гидрогелю на основе коллагена (без дВКМ) представлены в табл.1.
Таблица 1
Результаты тестовой печати биочернилами на основе 4% коллагена с и без гранул дВКМ
| Коллаген | Коллаген + дВКМ | |||
| X±S x [доверительный интервал] | ||||
| После печати | После инкубации | После печати | После инкубации | |
| Ниши, мм2 | 1,516±0,125 [1,427÷1,605] |
1,411±0,103 [1,338÷1,485] |
1,286±0,126 [1,195÷1,376] |
1,097±0,094 [1,030÷1,164] |
| Линии, мм | 0,886±0,017 [0,874÷0,898] |
0,901±0,027 [0,882÷0,920] |
0,920±0,036 [0,894÷0,946] |
0,957±0,027 [0,938÷0,976] |
Пример создания тканеинженерной конструкции in vivo для создания полноценной ткани de novo.
ВКМ получали из реберных хрящей крыс линии Wistar, самок, возрастом от 1 до 1,5 месяцев, которые предварительно обрабатывали, децеллюляризировали и лиофилизировали. Лиофилизированный хрящ размалывали пестиком в ступке. Полученный порошок просеивали через сито из нержавеющей стали с диаметром пор 280 мкм и до использования хранили в герметичной упаковке при +4°С. Для приготовления биочернил с концентрацией коллагена 4% использовали стерильный ателоколлаген свиньи I типа – 80 мг/мл, который смешивали с МСК – 5×106 в мл, буферным раствором трис-HCl – 250 мкл на мл, порошком дВКМ – 25 мг/мл. После приготовления бичернил осуществляли биопечать скаффолда. Скаффолд залили теплой (37°C) питательной средой DMEM. Далеев CO2-инкубаторе провели процесс инкубации при 37°C.
Скаффолды были имплантированы беспородным белым крысам-самцам. Через 1 и 2 недели животных подвергли эвтаназии и отбирали материал для гистологического исследования. Через одну неделю после имплантации вокруг скаффолдов была сформирована соединительнотканная капсула, которая прорастала в коллаген, разделяя его на отдельные фрагменты, клетки располагались неравномерно, в отдельных участках скаффолдов сформировалась хрящевая ткань (Фиг. 2). Между пучками коллагена волокон также визуализировались клетки соединительной ткани. Через две недели после имплантации у животных скаффолды замещались вновь образованной хрящевой тканью (Фиг.3).
Предложенный способ позволяет создавать тканеинженерные конструкции, воссоздающие клеточное строение и функцию заменяемой хрящевой ткани.
Claims (1)
- Способ создания тканеинженерных конструкций методом биопечати биочернилами для регенерации хрящевой ткани в условиях организма, включающий приготовление биочернил, которые получают непосредственно перед процессом 3D-биопечати, и далее используют для создания тканеинженерной конструкции, отличающийся тем, что биочернила включают в себя следующие компоненты: коллаген, мезенхимальные стволовые клетки (МСК) и порошок децеллюляризованного внеклеточного матрикса (дВКМ), причем дВКМ получали из реберных хрящей самок крыс линии Wistar, которые подвергали децеллюляризации и лиофилизации, полученный порошок просеивают через сито с диаметром пор 280 мкм и до использования хранят при +4°С, при приготовлении биочернил с концентрацией коллагена 4% используют стерильный ателоколлаген свиньи I типа – 80 мг/мл, который смешивают с МСК – 5×106 в мл, с буферным раствором – 250 мкл на мл и порошком дВКМ – 25 мг/мл, далее скаффолд печатают и заливают теплой питательной средой t 37°C, после чего проводят процесс инкубации при 37°C в CO2-инкубаторе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021126356A RU2770558C2 (ru) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | Способ создания тканеинженерных конструкций методом биопечати биочернилами для регенерации хрящевой ткани в условиях организма |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021126356A RU2770558C2 (ru) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | Способ создания тканеинженерных конструкций методом биопечати биочернилами для регенерации хрящевой ткани в условиях организма |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021126356A RU2021126356A (ru) | 2021-10-27 |
| RU2021126356A3 RU2021126356A3 (ru) | 2022-02-22 |
| RU2770558C2 true RU2770558C2 (ru) | 2022-04-18 |
Family
ID=78289450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021126356A RU2770558C2 (ru) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | Способ создания тканеинженерных конструкций методом биопечати биочернилами для регенерации хрящевой ткани в условиях организма |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2770558C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2845514C1 (ru) * | 2025-04-28 | 2025-08-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Рабочий орган роботизированной медицинской системы и роботизированная медицинская система для 3D-биопечати |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114940971B (zh) * | 2022-06-24 | 2024-03-15 | 中山大学 | 一种基于法拉第波的高活性软骨组织的构建方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016036275A1 (ru) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Частное Учреждение Лаборатория Биотехнологических Исследований "Зд Биопринтинг Солюшенс" | Устройство и способы печати биологических тканей и органов |
| EP3771547A1 (de) * | 2019-08-02 | 2021-02-03 | Technische Universität Berlin | Verfahren zum 3d druck von vaskularisierten geweben und organen |
-
2021
- 2021-09-07 RU RU2021126356A patent/RU2770558C2/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016036275A1 (ru) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Частное Учреждение Лаборатория Биотехнологических Исследований "Зд Биопринтинг Солюшенс" | Устройство и способы печати биологических тканей и органов |
| EP3771547A1 (de) * | 2019-08-02 | 2021-02-03 | Technische Universität Berlin | Verfahren zum 3d druck von vaskularisierten geweben und organen |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| КАЛЮЖНАЯ Л.И. и др., "Анализ мирового опыта использования биоматериалов пуповины в тканевой инженерии и 3D-биопечати" Медицина и организация здравоохранения, vol. 4, no. 1, 2019, pp. 40-55. * |
| КРАСНОВ М.С. "Биорегуляторы регенерации - работают в сверхмалых дозах" Наука из первых рук, no. 6 (60), 2014, pp. 16-23. * |
| ЦЕЛУЙКО С.С. и др., "3D биопечать на службе дыхательной системы (обзор литературы)" Бюллетень физиологии и патологии дыхания, no. 61, 2016, pp. 128-134. * |
| ЦЕЛУЙКО С.С. и др., "3D биопечать на службе дыхательной системы (обзор литературы)" Бюллетень физиологии и патологии дыхания, no. 61, 2016, pp. 128-134. КАЛЮЖНАЯ Л.И. и др., "Анализ мирового опыта использования биоматериалов пуповины в тканевой инженерии и 3D-биопечати" Медицина и организация здравоохранения, vol. 4, no. 1, 2019, pp. 40-55. КРАСНОВ М.С. "Биорегуляторы регенерации - работают в сверхмалых дозах" Наука из первых рук, no. 6 (60), 2014, pp. 16-23. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2850692C1 (ru) * | 2025-03-31 | 2025-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Способ заполнения полимерных 3D-конструкций на основе коллагена колониями дермальных аутофибробластов |
| RU2845514C1 (ru) * | 2025-04-28 | 2025-08-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Рабочий орган роботизированной медицинской системы и роботизированная медицинская система для 3D-биопечати |
| RU2857359C1 (ru) * | 2025-06-26 | 2026-03-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский университет) | Иммуномодулирующий гидрогель-основа биочернил для направленной регенерации пародонтальных тканей в стоматологии |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2021126356A3 (ru) | 2022-02-22 |
| RU2021126356A (ru) | 2021-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11129921B2 (en) | Concentrated aqueous silk fibroin solution and use thereof | |
| US20230069580A1 (en) | Chemically cross-linked hydrogel and its microspheres, preparation method and application | |
| Lee et al. | Mechanically-reinforced and highly adhesive decellularized tissue-derived hydrogel for efficient tissue repair | |
| CN108310467B (zh) | 一种组装型细胞衍生细胞外基质膜复合骨修复材料及其制备方法和应用 | |
| US11998658B2 (en) | Injectable porous hydrogels | |
| US9993525B2 (en) | Biomaterial of chymotryptically isolated fraction of fibroin in a hydrogel | |
| AU2017219075B2 (en) | Muscle tissue regeneration using muscle fiber fragments | |
| Dong et al. | Demineralized and decellularized bone extracellular matrix-incorporated electrospun nanofibrous scaffold for bone regeneration | |
| CN101020082B (zh) | 一种骨修复材料及其制备方法和用途 | |
| Pan et al. | Fabrication of modified dextran–gelatin in situ forming hydrogel and application in cartilage tissue engineering | |
| US20090162415A1 (en) | Gel Scaffolds for Tissue Engineering | |
| US20100233267A1 (en) | Composite hydrogel | |
| Wang et al. | A sodium alginate/carboxymethyl chitosan dual-crosslinked injectable hydrogel scaffold with tunable softness/hardness for bone regeneration | |
| Hu et al. | Construction of 3D-Bioprinted cartilage-mimicking substitute based on photo-crosslinkable Wharton's jelly bioinks for full-thickness articular cartilage defect repair | |
| EP4338764A2 (en) | Tissue scaffold | |
| Teng et al. | Extracellular matrix powder from cultured cartilage-like tissue as cell carrier for cartilage repair | |
| Shi et al. | Organic-inorganic nHA-Gelatin/Alginate high strength macroporous cryogel promotes bone regeneration | |
| Zhu et al. | A pH-neutral bioactive glass empowered gelatin–chitosan–sodium phytate composite scaffold for skull defect repair | |
| Nguyen et al. | Structurally and functionally optimized silk fibroin-alginate-based biomimetic scaffolds reinforced with nanobioceramics for bone tissue engineering applications | |
| Wang et al. | Chitosan/Gelatin/Carrageenan as a composite scaffolding material for cartilage tissue engineering | |
| KR20220162115A (ko) | 근육 섬유 단편을 사용하는 회전근개 요법 | |
| Fan et al. | Ectopic cartilage formation induced by mesenchymal stem cells on porous gelatin-chondroitin-hyaluronate scaffold containing microspheres loaded with TGF-β1 | |
| US20240399024A1 (en) | Microparticle tissue scaffold compositions, apparatuses, methods of preparation, and uses thereof | |
| Li et al. | 3D printed hydroxyapatite/silk fibroin/polycaprolactone artificial bone scaffold and bone tissue engineering materials constructed with double-transfected bone morphogenetic protein-2 and vascular endothelial growth factor mesenchymal stem cells to repair rabbit radial bone defects | |
| Chen et al. | Chondroitin Sulphate and Gas Foaming Concurrently Improve Articular Cartilage Regeneration in Electrospun Poly (L-lactide-co-ε-caprolactone)/Silk Fibroin Based Scaffolds |