ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА БИОДЕГРАДИРУЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ И ИХ КОМПОЗИЦИЙ НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТРИЦ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОСПИННИНГА

Д. К. Шишкова; М. В. Насонова; Ю. И. Ходыревская; А. Л. Немойкина; Н. В. Доронина; Т. В. Глушкова; Ю. А. Кудрявцева

Статья

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА БИОДЕГРАДИРУЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ И ИХ КОМПОЗИЦИЙ НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТРИЦ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОСПИННИНГА

Д. К. Шишкова, М. В. Насонова, Ю. И. Ходыревская, А. Л. Немойкина, Н. В. Доронина, Т. В. Глушкова, Ю. А. Кудрявцева

2016

https://doi.org/10.17802/2306-1278-2016-2-30-38

Цель. Изучить влияние состава и концентрации раствора полимерной композиции на структуру волокон и физико-механических характеристик матриц, получаемых методом электростатического формования.Материалы и методы. Изготовлены матрицы на основе биодеградируемых полимеров: полигидроксибутировалерата (ПГБВ), поликапролактона (ПКЛ) и поли-D,L-лактида (ПЛА) методом электроспиннинга (ЭС) из растворов ПГБВ, ПГБВ/ПКЛ и ПБГВ/ПЛА в концентрации 6, 8 и 10 %. Исследовали механические свойства матриц, диаметр волокон и размер пор.Результаты. Концентрация раствора полимера значительно влияет на диаметр волокон, формируемых в процессе ЭС, при этом не оказывая существенного влияния на размер образуемых пор. Использование 6 % раствора полимеров не позволяет получать полноценные волокна, что негативно отражается на их морфологии и физико-механических свойствах. Для создания матриц на основе ПГБВ, ПЛА и ПКЛ оптимальнее всего использовать концентрацию раствора 8–10 %. Добавление к ПГБВ ПЛА уменьшает диаметр волокон и размер пор, а включение в полимерную композицию ПЛА приводит к увеличению эластичности матриц.Заключение. Состав полимерной композиции и концентрация раствора оказывают существенное влияние на размер пор, структуру и диаметр волокон, формируемых в процессе электроспиннинга, что в свою очередь сказывается на физико-механических свойствах получаемых матриц.

Шишкова Д. К., Насонова М. В., Ходыревская Ю. И., Немойкина А. Л., Доронина Н. В., Глушкова Т. В., Кудрявцева Ю. А. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА БИОДЕГРАДИРУЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ И ИХ КОМПОЗИЦИЙ НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТРИЦ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОСПИННИНГА. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2016;(2):30-38. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2016-2-30-38

Цитирование

Список литературы

1. Астапов Д. А., Журавлева И. Ю., Клышников К. Ю., Щеглова Н. А., Демидов Д. П., Овчаренко Е. А. и др. Экспериментальное и клиническое обоснование эффективности имплантации в аортальную позицию биопротеза «Тиара» на каркасе из нитинола. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2013; 4: 17–21. DOI: http://dx.doi.org/10.17802/2306-1278-2013-4-17-21. Astapov D. A., Zhuravleva I. Ju., Klyshnikov K. Ju., Shheglova N. A., Demidov D. P., Ovcharenko E. A. i dr. Eksperimental’noe i klinicheskoe obosnovanie effektivnosti implantacii v aortal’nuju poziciju bioproteza «TIARA» na karkase iz nitinola. Kompleksnye problemy serdechnososudistyh zabolevanij. 2013; 4: 17–21. DOI: http://dx.doi.org/10.17802/2306-1278-2013-4-17-21.

2. Круль Л. П., Белов Д. А., Бутовская Г. В. Структура и физико-химические свойства биодеградируемых материалов на основе полилактидов. Вестник БГУ. 2011; 2: 5–11. Krul’ L. P., Belov D. A., Butovskaya G. V. Struktura i fizikokhimicheskie svoystva biodegradiruemykh materialov na osnove polilaktidov. Vestnik BGU. 2011; 2: 5–11.

3. Bölgen N., Menceloğlu Y. Z., Acatay K., Vargel İ., Pişkin E. In vitro and in vivo degradation of non-wonen materials made of poly(e-caprolactone) nanofibers prepared by electrospinning under different conditions. Journal of biomaterials science. Polymer Еdition. 2005; 16 (12): 1537–1555. DOI: 10.1163/156856205774576655.

4. Dai Z. W., Zou X. H., Chen G. Q. Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoa-te) as an injectable implant system for prevention of post-surgical tissue adhesion. Biomaterials. 2009; 30 (17): 3075–3083. DOI: 10.1016/j.biomaterials. 2009.02.015.

5. de Valence S., Tille J., Mugnai D. Long term performance of polycaprolactone vascular grafts in a rat abdominal aorta replacement model. Biomaterials. 2012; 33 (1): 38–47. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.09.024.

6. Domb A. J., Kumar N., Ezra A. Biodegradable polymers in clinical use and clinical development. 2011; 734.

7. Heidemann W., Jeschkeit-Schubbert S., Ruffieux K., Fischer J. H., Jung H., Krueger G. et al. pH-stabilization of predegraded PDLLA by an admixture of water-soluble sodiumhydrogenphosphate – results of an in vitro- and in vivostudy. Biomaterials. 2002; 23 (17): 3567–3574.

8. Kuppan P., Vasanthan K. S., Sundaramurthi D., Krishnan U. M., Sethuraman S. Development of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) fibers for skin tissue engineering: effects of topography, mechanical and chemical stimuli. Biomacromolecules. 2011; 2 (9): 3156–3165. DOI: 10.1021/bm200618w.

9. Lim J., Chong M. S., Teo E. Y., Chen G. Q., Chan J. K., Teoh S. H. Biocompatibility studies and characterization of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)/polycaprolactone blends. J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl Biomater. 2013; 101 (5): 752–761. DOI: 10.1002/jbm.b.3287.

10. Lee B. L. P., Tang Z., Wang A., Huang F., Yan Z., Wang D. et al. Synovial stem cells and their responses to the porosity of microfibrous scaffold. Acta Biomater. 2013; 9 (7): 7264–7275. DOI: 10.1016/j.actbio.2013.03.009.

11. Memic A., Annabi N., Hossain M., Paul A., Dokmeci M. R., Dehghani F. et al. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomater. 2014; 10 (1): 11–25. DOI: 10.1016/j.actbio.2013.08.022.

12. Nezarati R. M., Eifert M. B., Cosgriff-Hernandez E. Effects of humidity and solution viscosity on electrospun fiber morphology. Tissue Eng. Part C Methods. 2013; 19 (10): 810–819. DOI: 10.1089/ten.tec.2012.067112.

13. Santos A. R. J., Ferreira B. M., Duek E. A., Dolder H., Wada M. L. Use of blends of bioabsorbable poly(L-lactic acid)/poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) as surfaces for Vero cell culture. Braz. J. Med. Biol. Res. 2005; 38: 1623– 1632.

14. Shinoka T. Tissue engineered heart valves: autologous cell seeding on biodegradable polymer scaffold. Artif. Organs. 2002; 26 (5): 402–406.

15. Shin S.-H., Purevdorj O., Castano O., Planell J. A., Kim H.-W. A short review: Recent advances in electrospinning for bone tissue regeneration. J. Tissue Eng. 2012; 3 (1): 2041731412443530. DOI: 10.1177/2041731412443530.

16. Sill T. J., von Recum H. A. Electrospinning: applications in drug delivery and tissue engineering. Biomaterials. 2008; 29 (13): 1989–2006. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2008.01.011.

17. Soliman S., Sant S., Nichol J. W., Khabiry M., Traversa E., Khademhosseini A. Controlling the porosity of fibrous scaffolds by modulating the fiber diameter and packing density. J. Biomed. Mater. Res A. 2011; 96 (3): 566–574. DOI: 10.1002/jbm.a.33010.

18. Vats A., Tolley N. S., Polak J. M., Gough J. E. Scaffolds and biomaterials for tissue engineering: a review of clinical applications. Clin. Otolaryngol. Allied Sci. 2003; 28 (3): 165–172.

19. Venugopal J., Zhang Y. Z., Ramakrishna S. Fabrication of modified and functionalized polycaprolactone nanofibre scaffolds for vascular tissue engineering. Nanotechnology. 2005; 16 (10): 2138–2142. DOI: 10.1088/0957-4484/16/10/028.

20. Webb A. R., Yang J., Ameer G. A. Biodegradable polyester elastomers in tissue engineering. Expert Opin. Biol. Ther. 2004; 4 (6): 801–812.

21. Ying T. H., Ishii D., Mahara A., Murakami S., Yamaoka T., Sudesh K. et al. Scaffolds from electrospun polyhydroxyalkanoate copolymers: fabrication, characterization, bioabsorption and tissue response. Biomaterials. 2008; 29 (10): 1307–1317.

22. Zhong S., Zhang Y., Lim C. T. Fabrication of large pores in electrospun nanofibrous scaffolds for cellular infiltration: a review. Tissue Eng. Part B Rev. 2012; 18 (2): 77–87.

Документы

Информация

Автор

Д. К. Шишкова Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний». Кемерово, Россия
М. В. Насонова Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний». Кемерово, Россия
Ю. И. Ходыревская Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний». Кемерово, Россия
А. Л. Немойкина Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет». Томск, Россия
Н. В. Доронина Федеральное государственное учреждение науки «Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина РАН». Пущино, Россия
Т. В. Глушкова Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний». Кемерово, Россия
Ю. А. Кудрявцева Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний». Кемерово, Россия

Название журнала

Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний

Ключевые слова

Статья

Похожие публикации

Документы

Информация