Оценка безопасности и эффективности матриц для тканеиженерных конструкций, используемых при уретропластике в эксперименте тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.01.23, кандидат наук Кантимеров Дамир Фанилевич

• Кантимеров Дамир Фанилевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Кантимеров Дамир Фанилевич

Введение

Цель и задачи планируемого исследования:

Задачи:

Глава 1. Тканевая инженерия уретры. Литературный обзор

1.1 Проблема стриктурной болезни уретры и современные способы решения данного

1.2. Определение понятия тканевая инженерия и краткое ознакомление с принципами тканевой инженерии

1.3 Классификация тканеинженерных конструкций, используемых при уретропластике

1.3.1 Классификация по типу матриц

1.4 Доклинические и клинические данные применения различных матриц

1.5. Заключение

Глава 2. Характеристика материалов и методов исследования

2.1. Получение матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки

2.2 Получение гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена

2.3 Описание методики имплантации и забора матрицы у крыс

2.4 Общие положения проведения операции и ухода за кроликами после операции

2.4.1 Технические особенности операции замещения дефекта уретры у кролика при помощи матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки

2.4.2 Технические особенности операции дорсальной уретропластики у кроликов при помощи гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена

2.5 Описание методики проведения ретроградной уретроцистографии у кроликов

2.7 Описание методики оценки клеточной адгезии

2.8 Описание методики оценки цитотоксичности

2.9 Морфологическая оценка изменений тканей в области имплантации

Глава 3. Результаты собственного исследования

3.1 Описание полученной матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки

3.2 Имплантация матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки, биодеградация и биосовместимость

3.3 Результаты оценки структурно-функциональных свойств матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки

3.4 Морфлогическая оценка результаты уретропластики с использованием матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки

3.5 Результаты оценки цитотоксичности и клеточной адгезии матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки

3.6 Описание гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена

3.7 Биодеградации и биосовместимости гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена

3.8 Результаты оценки структурно-функциональных свойств гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена

3.9 Морфологическое изучение уретропластики с использованием гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена

3.10 Результаты оценки цитотоксичности и клеточной адгезии матрицы на основе сетки из

полилактогликолида и реконструированного коллагена

Глава 4. Обсуждение

Заключение

Предложения

Библиография

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка безопасности и эффективности матриц для тканеиженерных конструкций, используемых при уретропластике в эксперименте»

Введение.

К сложным урологическим проблемам относятся стриктуры мочеиспускательного канала (выявляемость данного заболевания колеблется от 3,4 до 38 на 100.000 населения, в зависимости от развитости страны), врожденные аномалии уретры и полового члена (гипоспадия: 1 из 300 новорожденных мальчиков), различные стенозы мочеиспускательного канала (врожденные, посттравматические, постлучевые, ятрогенные и др.) [52].

Тканевая инженерия является одним из наиболее перспективных направлений регенеративной медицины. Ведется активная разработка тканеинженерных конструкций (ТИК), состоящих из подложек-носителей, называемых матриксами, матрицами или скаффолдами, и культивируемых на них клеток различных типов. ТИК используются, преимущественно, в качестве пластических материалов для реконструктивной хирургии [8]. В частности, в урологии ТИК применяются для хирургического лечения стриктур уретры, увеличения стенки мочевого пузыря и др. [58, 39]. Особое внимание уделяется структуре и составу матриксов, так как помимо адекватных механических свойств, делающих их пригодными для хирургического применения, они должны обеспечивать прикрепление и рост клеток, быть биосовместимыми (то есть, не иметь токсических, иммуногенных и аллергогенных свойств), обладать биорегулируемой резорбцией, не вызывать воспалительной и дистрофической тканевой реакции, замещаясь, в конечном итоге, собственными тканями организма. Кроме того, желательно, чтобы скаффолды обладали пористой структурой, обеспечивающей быстрое прорастание в него клеток и сосудов реципиента для питания и приживления ТИК.

В настоящее время предложено множество скаффолдов из различных

биологических и синтетических материалов. Важное место среди них занимают

коллагеновые материалы, в значительной степени, отвечающие перечисленным

выше требованиям. По способу получения коллагеновые скаффолды

подразделяются на два типа: 1) децеллюляризированные коллагенсодержащие

ткани и 2) биоматериалы, полученные из растворов коллагена. Децеллюляризация

4

(ДЦЛ) представляет собой процедуру ферментной, химической или физической обработки тканей, обеспечивающую разрушение клеточных элементов при сохранении внеклеточного матрикса [68, 79]. Другой подход основан на двух последовательных процессах: растворении коллагена, полученного из различных тканей, и последующей реконструкции коллагеновых фибрилл из раствора. Биоматериалы (губки, пленки, гидрогели) используются в виде скаффолдов для ТИК или пластических материалов для хирургии [79]. Для решения проблемы недостаточной прочности матриксов могут быть использованы гибридные скаффолды, представляющие собой композиты коллагена и синтетических полимеров [24].

Тканевая инженерия мочеиспускательного канала является актуальной медицинской проблемой, в которой еще много нерешенных вопросов. Одним из первых вопросов, является следующий: «какие показания для использования тканеинженерных конструкций в заместительной уретропластике?». В настоящее время, слизистая оболочка ротовой полости (щеки в частности) с успехом используется при заместительной уретропластике, позволяя решать сложные задачи при стриктурах уретры и гипоспадиях. Данный материал показывает высокую эффективность не только при первичных операциях, но и при рецидивных стриктурах, а также при слероатрофическом лишае. Утверждения о высокой морбидности в донорской зоне не являются обоснованными. Ряд авторов указывает на крайне низкую морбидность в донорской зоне при заборе слизистой оболочки щеки и нижней поверхности языка [52]. Пациенты достаточно легко переносят данную процедуру. Кроме того, техника забора слизистой оболочки ротовой полсти достаточно проста и легко воспроизводима. Также не вполне убедительны утверждения о нехватке материала для заместительной уретропластики. Используя слизистую оболочку обеих щек, а также с нижней поверхности языка, можно добиться совокупной длины графта 16 см. Если же забор слизистой оболочки ротовой полости, по тем или иным причинам, невозможен или нежелателен, то можно воспользоваться позадиушной кожей.

Что также сочетается с низкой морбидностью и простотой хирургической техники.

Тем не менее, использование готовых бесклеточных матриц («off the shelf»), безусловно, позволяет снизить до нуля морбидность в донорской зоне, уменьшить интраоперационное время, а также позволяет применять графты практически любой протяженности и формы. Цель и задачи планируемого исследования:

• Оценить безопасность и эффективность матриц для создания тканеинженерных

конструкций, используемых при уретропластики в эксперименте.

Задачи:

1. Оценить биосовместимость и биодеградацию матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки в эксперименте на крысах;

2. Оценить структурно-функциональные свойства матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки в эксперименте на кроликах;

3. Изучить цитотоксичность и клеточную адгезию матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки.

4. Оценить биосовместимость и биодеградацию гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена;

5. Оценить структурно-функциональные свойства гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена;

6. Изучить цитотоксичность и клеточную адгезию гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена;

7. Провести сравнительную оценку матриц.

8. Установить критерии оптимальной матрицы для заместительной уретропластики.

Новизна предлагаемой темы и практическая ценность

• Впервые изучена безопасность и эффективность матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки.

• Впервые изучена цитотоксичность и клеточная адгезия матрицы на основе децеллюризированной артериальной стенки.

• Впервые изучена безопасность и эффективность гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена.

• Впервые изучена цитотоксичность и клеточная адгезия гибридной матрицы на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена.

• Впервые выбрана наиболее оптимальная матрица для создания тканеинженерной конструкции для уретропластики.

Практическая значимость

Полученная в результате экспериментов матрица послужит основой для создания полноценной тканеинженерной конструкции и откроет путь для дальнейшего развития регенеративной медицины. Также результаты данной работы являются одним из этапов внедрения в клиническую практику гибридной матрицы и позволят минимизировать морбидность в донорской зоне, избежать технических ограничений при проведении реконструктивных операций на уретре. Положения, выносимые на защиту

• Матрица на основе децеллюризированной артериальной стенки является безопасной, имеет низкую биореактивность, однако, обладает неодинаковыми сроками биодеградации.

• Матрица на основе децеллюризированной артериальной стенки обладает удовлетворительными структурно-функциональными свойствами.

• Матрица на основе децеллюризированной артериальной стенки обладает низкой цитотоксичностью, имеет удовлетворительную клеточную адгезию.

• Гибридная матрица на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена является безопасной, обладает низкой биореактивностью, имеет строго определенные сроки биодеградации.

• Гибридная матрица на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена обладает лучшими структурно-функциональными свойствами, чем матрица на основе децеллюризированной артериальной стенки.

• Гибридная матрица на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена обладает низкой цитотоксичностью и удовлетворительной клеточной адгезией.

• Гибридная матрица на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена является безопасной и более эффективной в эксперименте.

• Наиболее оптимальной матрицей для заместительной уретропластики является гибридная матрица на основе сетки из полилактогликолида и реконструированного коллагена.

Личный вклад

Автору принадлежит ведущая роль в планировании, детальном описании проведенных экспериментов. В работах, выполненных в соавторстве, автором лично проведены эксперименты на животных, рассчитаны дозировки наркотических средств, оперативная техника изменена учитывая технические моменты проведения операции на животных, учтены анатомические особенности. Вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии на всех этапах исследования: от постановки задач, их теоретической и экспериментальной реализации до обсуждения результатов в научных публикациях и докладах и непосредственного влияния на дальнейшие клинические исследования.

Апробация результатов исследования

VII Всероссийской научно-практической конференции с МУ «Актуальные вопросы онкоурологии. Заболевания предстательной железы. Новые технологии в урологии» Республика Башкортостан, г. Абзаково, 2015 г.

Конкурс молодых ученых в рамках V конгресса урологов Сибири, ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» МЗ РФ, Красноярск, 2016г.

Тезисы и постерный доклад на ежегодном съезде урологов США (AUA), San Diego, 2016.

Диссертация апробирована на заседании кафедры урологии лечебного факультета ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет) 25 января 2018 года.

Внедрение результатов работы в практику

Проведенная оценка различных матриц для создания тканеинженерной конструкции позволит выбрать лучшую матрицу и начать клинические исследования.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Диссертация соответствует шифру специальности 14.01.23 - Урология. Урология - область науки, занимающаяся методами диагностики, лечения и профилактики заболеваний мочеполовой системы (почек, мочеточников, мочевого пузыря, мочеиспускательного канала, предстательной железы, органов мошонки, полового члена), за исключением заболеваний, передающихся половым путем (ЗППП). Совершенствование методов профилактики, ранней диагностики и лечения заболеваний органов мочеполовой системы будет способствовать сокращению сроков временной нетрудоспособности и восстановлению трудоспособности.

Результаты проведенного исследования соответствуют области исследования специальности, конкретно пункту 3 - экспериментальная и клиническая разработка методов лечения урологических заболеваний и внедрение их в клиническую практику.

Публикации:

Основные положения диссертации опубликованы в 6 научных работах, в том числе 4 публикации в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 82 страницах машинописного текста и включает

введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, главу, в которых

изложены результаты собственных исследований, анализ результатов, выводы,

9

предложения, список литературы. Работа иллюстрирована 36 рисунками и 4 таблицами. Список литературы включает в себя 81 источник, из них 6 отечественных и 75 иностранных.

Глава 1. Тканевая инженерия уретры. Литературный обзор

1.1 Проблема стриктурной болезни уретры и современные способы решения данного.

Известна лишь приблизительная распространенность стриктур мочеиспускательного канала. В частности, в США стриктуры уретры диагностируют у 0,6% мужского населения, они являются причиной более 5000 госпитализаций в год [52]. Ведущей причиной (33%) развития стриктур передней уретры является ятрогенное повреждение во время медицинских процедур (катетеризация, эндоскопические пособия и т.д.). Далее следуют повреждения уретры травматического характера (19%) (ДТП, падение на промежность и т.д.). На третьем месте (15%) располагаются постинфекционные стриктуры уретры (в частности, постгонорейные) [47].

Выбор метода лечения зависит от локализации стриктуры, её протяженности, сопутствующей патологии, количества ранее перенесенных операций, а также от опыта хирурга [48]. Выделяют следующие виды лечения:

•Бужирование уретры

•Оптическая уретротомия

•Установка уретральных стентов

•Промежностная уретростомия

•Различные виды реконструктивных методик: анастомотические операции, заместительные пластики уретры, их комбинации.

Следует отметить, что характеристиками радикального лечения стриктур уретры обладают, в основном, реконструктивные оперативные пособия.

Бужирование. Данный метод заключается в последовательном проведении по уретре бужей с возрастающим диаметром, что в итоге приводит к растяжению рубцового кольца в месте сужения. Показанием для данного метода являются стриктуры (как первичные, так и после уретропластики) у соматически отягощенных пациентов, либо у пациентов, которые по тем или иным причинам

11

отказываются от оперативного вмешательства. Частота рецидивов крайне высока [48] с учетом постоянной травматизации области рубца и как следствие прогрессирования рубцового процесса. Бужирование может стать причиной обширного спонгиофиброза.

Оптическая уретротомия. Оптическая уретротомия выполняется под эндоскопическим контролем. Стриктура уретры рассекается «холодным» ножом или лучом лазера на 12 часах условного циферблата. Заживление происходит за счет последующей эпителизации рассеченного стриктурного кольца [47]. Как и при бужировании, довольно часто необходимы повторные операции из-за высокой вероятности рецидива. После оптической уретротомии мочевой пузырь дренируется уретральным катетером от 24 до 48 часов. Длительное дренирование уретральным катетером не приводит к снижению частоты рецидива. Самостоятельное бужирование уретры пациентом, после сеанса оптической уретротомии может увеличить безрецидивный период [34]. Оптическая уретротомия наиболее показана при первичной стриктуре бульбарной уретры протяженностью до 2 см, нетравматической этиологии и без предварительных попыток хирургического лечения. Эффективность достигает более 50%. Как бы то ни было, бужирование и оптическая уретротомия сопряжены с высоким риском рецидива, а также значительно усложняют последующую реконструктивную операцию за счет увеличения протяженность и выраженности рубца [48].

Более того, уретропластическая операция, при короткой стриктуре бульбарной уретры экономически более выгодна, нежели чем повторные оптические уретротомии [56].

Уретропластика. Уретропластика считается золотым стандартом лечения

для стриктур передней уретры [40] и может быть выполнена мужчинам

различных возрастных групп [7, 51]. Последние 10-15 лет ознаменовались

активным развитием реконструктивных техник, что приводит к изменению

тактики лечения пациентов со стриктурной болезнью уретры. Существует

множество различных техник и направлений в реконструктивной урогенитальной

хирургии, которые сравнимы по результатам, техническим особенностям и

12

осложнениям. Однако среди предложенных методик нельзя выбрать лучшую, что является поводом для дискуссий вплоть до настоящего времени [53].

Уретропластика. Виды операций и технические аспекты.

Реконструктивные операции могут быть сгруппированы следующим образом:

• Анастомоз конец в конец

•Увеличивающая анастомотическая уретропластика

•Заместительная уретропластика

Анастомоз конец в конец - это метод выбора в лечении коротких (менее 2-х см) стриктур бульбарной уретры (Рис. №1.).

Рис. №1. Анастомотическая уретропластика.

Суть данной операции заключается в иссечении суженого участка уретры, спатуляции концов мочеиспускательного канала и их анастомозирование между собой. Эффективность анастомотической операции при стриктурах луковичного отдела уретры невоспалительного характера составляет от 82 до 98% [11, 17, 26, 27, 44].

Увеличивающая анастомотическая уретропластика применятся также при стриктурах бульбарной уретры, но при длине стриктуры от 2 до 4 см. При данном виде оперативного вмешательства производится иссечение суженого участка

уретры (как правило, по дорсальной поверхности). Дефект уретры в этом месте замещается накладкой, которую фиксируют к подлежащим тканям (белочная оболочка кавернозных тел) - Рис. №2.

Рис. №2. Анастомотическая увеличивающая уретропластика.

Края накладки анастомозируют с краями дорсальной уретры, а вентральную полуокружность уретры сшивают между собой [11]. Этим обеспечивается уменьшение натяжения в зоне анастомоза [53]. В качестве накладки используют либо лоскут (пенильная кожа), либо трансплантат (слизистая щеки или языка и др.). Эффективность варьирует в пределах 90-93 % [6, 57].

Рис. №3. Заместительная уретропластика.

Таким образом, заместительная уретропластика это наиболее распространенный и быстро прогрессирующий вид реконструктивных операций на уретре. Показаниями к данному методу является протяженная стриктура бульбарной (более 2-х см) или пенильной (более 1 см) уретры. Суженный участок уретры частично или полностью замещается другой тканью (лоскут или трансплантат) - Рис. №3.

Однако, эффективность различных видов уретропластик неодинакова.

Таблица 1

Эффективность различных методов уретропластики

Хирургическая техника Количество пациентов Средний показатель эффективности Средняя продолжительность наблюдения (месяц)

Вентральная

заместительная пластика луковичной 563 88,8% 34,3

уретры

Дорсальная

заместительная пластика луковичной 934 88,37% 42,2

уретры

Латеральная

заместительная пластика луковичной 6 83% 77

уретры

Одностадийная

пластика стриктуры пенильного отдела 432 75,68% 32,8

уретры:

Двустадийная

пластика стриктуры пенильного отдела 129 90,54% 22,2

уретры:

Пануретральные стриктуры 240 88,16% 30,1

Техника Лвора 89 86,6% 28,9

Техника Ра1шт1еп 53 90,58% 21,91

Как видно из таблицы №1 [55], эффективность заместительной уретропластики при различных видах стриктур уретры достаточно высокая. Однако, в ряде случае, таких как протяженные стриктуры, стриктуры уретры

после предшествующих заместительных уретропластик, стриктуры уретры с выраженным спонгиофиброзом и др., могут возникать трудности связанные с дефицитом тканей для выполнения уретропластики. Кроме того, выполнение любого вида заместительной уретропластики сопряжено с риском развития осложнений и побочных эффектов в донорской зоне, то есть в зоне, откуда произведен забор трансплантата или лоскута: ротовая полость, половой член, органы мошонки, ретроаурикулярная зона и др. Создание тканеинженерных конструкций на основе аутологичных клеток устранит перечисленные выше проблемы, а именно дефицит тканей и осложнения в донорской зоне. Также следует отметить, что создание тканеинженерной конструкции уретры с высокой безопасностью и эффективностью откроет новые возможности в лечении стриктур уретры, будет способствовать изменению показаний и устранению ограничений данного вида лечения.

1.2. Определение понятия тканевая инженерия и краткое ознакомление с

принципами тканевой инженерии.

Термин «тканевая инженерия» был впервые использован в 1987 году на заседании, спонсируемом Национальным Научным Фондом, США (NSF, USA)[30]. A. Atala, один из корифеев тканевой инженерии, даёт ей такое определение: тканевая инженерия, основываясь на принципах трансплантации клеток, материаловедения и инженерных наук, имеет своей целью создание биологических заменителей, которые бы позволили восстановить и сохранить нормальную функцию организма.

Тканеинженерные конструкции, для обозначенных выше целей, могут быть либо тубуляризированные, либо плоскостные. Тканеинженерная конструкция состоит из двух компонентов: матрикса (подложка, скаффолд) и слоя клеток. Матриксы могут быть натуральными полимерами или искусственными ( чаще всего полимеры молочной и/или гликолевой кислоты и др.). Кроме того, можно создавать гибридные матриксы: натуральные полимеры + синтетические полимеры. Клетки, выстилающие поверхность матрикса, соприкасающуюся с

мочой, должны быть представлены эпителиоцитами: клетки слизистой оболочки щеки, мочевого пузыря, уретры и др.

Использование аутологичных тканей сопряжено со следующими нежелательными моментами: осложнения в донорской зоне, временные затраты на забор трансплантата/лоскута, морфологическое несоответствие донорской ткани, дефицит донорских тканей [13].

Принимая во внимание тот факт, что с точки зрения реконструктивно-пластической хирургии, заместительная уретропластика подразумевает использование лоскутов или трансплантатов, предпринимались и предпринимаются попытки внедрения альтернативных материалов для замещения суженной части просвета мочеиспускательного канала [16, 21] Это и послужило тем фактом, который обусловил широкий интерес к мочеиспускательному каналу, как к объекту тканевой инженерии.

1.3 Классификация тканеинженерных конструкций, используемых при

уретропластике

Как упоминалось выше, заместительная реконструкция мочеиспускательного канала подразумевает использование различных «заплаток», которые трансплантируются в стенку уретры, увеличивая, тем самым её просвет. Классическая заместительная уретропластика, для этих целей, использует различные ткани пациента: кожу полового члена, позадиушную кожу, слизистую оболочку щеки и др.

В тканевой инженерии уретры, в качестве «заплаток» (их еще называют -матриксы, скаффолды, подложки) применяют материалы, которые напоминают свойства межклеточного матрикса [10]. Они могут быть натурального или искусственного (синтетического) происхождения [8].

Одной из задач при создании тканеинженерных «заплаток» является формирование каркаса, являющегося субстратом (опорой) для клеток, а также задающего пространственную структуру тканеинженерной конструкции и направление регенерации тканей.

Все основы (матрицы, скаффолды) для тканеинженерных конструкций могут быть сгруппированы по следующим категориям:

1. Происхождению матрицы (натуральные, синтетические, гибридные).

2. Наличию/отсутствию клеток.

3. Пространственному признаку (геометрия матрицы -тубулиризированные матрицы, плоскостные)

1.3.1 Классификация по типу матриц.

Как уже говорилось выше, для создания тканеинженерной конструкций уретры

могут использоваться матрицы различного происхождения, в частности, биосовместимые материалы как природного, так и искусственного происхождения, у каждого из которых есть свои преимущества и недостатки. Натуральные производные, в основном коллагеновые. Источником их производства служит трупный материал, либо соответствующие органы животных. В процессе приготовления, данный материал подвергается специальной обработке, в результате которой происходит децеллюляризация, то есть полное удаление клеток. Конечный продукт представлен бесклеточной основной, содержащей, преимущественно, коллагеновый матрикс, лишенный (в идеале) иммуногенных и аллергенных свойств. Все нижеуказанные матриксы являются биодеградируемыми и, в конечном итоге, замещаются собственным межклеточным матриксом.

• Бесклеточная подслизистая основа мочевого пузыря (BAMG -bladderacellularmatrixgraft) [16, 20].

• Бесклеточная подслизистая основа тонкого кишечника (SIS -smallintestinalsubmucosa)[20, 46]

• Бесклеточный матрикс спонгиозного тела (ACSM -acellularcorpusspongiosummatrix)[20, 54]

• Бесклеточный дермальный матрикс (ADM - acellulardermalmatrix) [22, 38]

• Коллагеновые гелевые трубки высокой плотности (hdCGT- high-densitycollagengeltubes) [41] и др.

• Децеллюляризированная артериальная стенка (ДАС)[2]

Синтетические полимеры, представлены производными натуральных а-оксикислот и широко используются в регенеративной медицине. Они получили одобрение в FDA USA (Food and Drug Administration) для самого широкого использования, включая шовный материал[25]. Синтетические матриксы, как и натуральные, подвергаются биодеградации. Продуктами конечного распада а-оксикислот являются углекислый газ и вода. Так как эти полимеры являются термопластичными, то им легко может быть придана необходимая форма, 3-D конфигурация, пористость и соответствующие размеры [29, 33, 43]. Применение технологии электроспиннинга (получение сверхтонких нитей и нановолокон) позволяет быстро создавать высокопористые скаффолды, заданной структуры и формы [14, 28, 35, 36]. В тканевой инженерии уретры используются полимерные матриксы, на основе:

•Полигликолевая кислота (PGA - polyglycolicacid),

•Полимолочная кислота (PLA - polylacticacid),

•Полимолочно-когликоливая кислота (PLGA - poly(lactic-coglycolicacid)).

•Кополилактид-капролактон (Copoly(L-Lactide/e-Caprolactone)) [32]и др.

Комбинированные или гибридные матриксы состоят из того или иного вида синтетического полимера, совмещенного с коллагеновым матриксом соответствующего вида [9, 18, 24, 31, 45]. Поиск материала, который бы идеально отвечал требованиям тканевой инженерии в урологии, привел к созданию гибридных матриксов, состоящих из коллагенового межклеточного матрикса и полимера а-оксикислоты. Интересна технология получения одного из видов гибридного скаффолда[31]. Путем электроспиннинга, непосредственно на внутрипросветную поверхность бесклеточного ацеллюлярного матрикса мочевого

пузыря наносится нановолокно PLGA. Надежная фиксация нановолокна к бесклеточному матриксу достигается за счет постоянной регидратации гибрида, в процессе его получения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кантимеров Дамир Фанилевич, 2018 год

Библиография

1. Авторское свидетельство № 1543599 от 15.10.198 //. - 1980.

2. Глыбочко П., Аляев Ю., Николенко В., Шехтер А., Винаров А., Истранов Л., Истранова Е., Абоянц Р., Люндуп А., Данилевский М. Заместительная уретропластика с использованием тканеинженерной конструкции на основе децеллюляризированной сосудистой матрицы и аутологичных клеток слизистой оболочки щеки: первый опыт // Урология -2014. № 3. - C. 4-10.

3. Глыбочко П., Аляев Ю., Николенко В., Шехтер А., Винаров А., Истранов Л., Истранова Е., Абоянц Р., Люндуп А., Данилевский М. Экспериментальное обоснование создания матрицы на основе децеллюляризированной сосудистой стенки с целью последующей заместительной уретропластики // Урология. - 2014. № 6. - C. 41-46.

4. Леменев В.Л. А. В. С. Опыт клинического применения биопротеза кровеносного сосуда «Гомографт». Клинический опыт и проблемы коллагенопластики. // Материалы научно-практической конференции ММА им. И.М. Сеченова. - 1999. - C. 143.

5. Файзулин А.К. П. В. М., Федорова Е.В., Демин Н.В. . Использование методов тканевой инженерии в хирургическом лечении гипоспадии у детей // 3-я Всероссийская конференция «мужское здоровье». - 2006. - C. 8-9.

6. Abouassaly R., Angermeier K. W. Augmented anastomotic urethroplasty // The Journal of urology. - 2007. - T. 177, № 6. - C. 2211-2216.

7. Andrich D. E., Mundy A. R. What is the best technique for urethroplasty? // european urology. -2008. - T. 54, № 5. - C. 1031-1041.

8. Atala A. Regenerative medicine strategies // Journal of pediatric surgery. - 2012. - T. 47, № 1. - C. 17-28.

9. Atala A., Bauer S. B., Soker S., Yoo J. J., Retik A. B. Tissue-engineered autologous bladders for patients needing cystoplasty // The lancet. - 2006. - T. 367, № 9518. - C. 1241-1246.

10. Badylak S. F., Freytes D. O., Gilbert T. W. Extracellular matrix as a biological scaffold material: structure and function // Acta biomaterialia. - 2009. - T. 5, № 1. - C. 1-13.

11. Barbagli G., De Angelis M., Romano G., Lazzeri M. Long-term followup of bulbar end-to-end anastomosis: a retrospective analysis of 153 patients in a single center experience // The Journal of urology. - 2007. - T. 178, № 6. - C. 2470-2473.

12. Bhargava S., Patterson J. M., Inman R. D., MacNeil S., Chapple C. R. Tissue-engineered buccal mucosa urethroplasty—clinical outcomes // European urology. - 2008. - T. 53, № 6. - C. 1263-1271.

13. Carson C. Urethroplasty: a model for international progress in urology // Contemporary Urology. -2006. - T. 18, № 3. - C. 11.

14. Choi J. S., Lee S. J., Christ G. J., Atala A., Yoo J. J. The influence of electrospun aligned poly (epsilon-caprolactone)/collagen nanofiber meshes on the formation of self-aligned skeletal muscle myotubes // Biomaterials. - 2008. - T. 29, № 19. - C. 2899-2906.

15. De Filippo R. E., Yoo J. J., Atala A. Urethral replacement using cell seeded tubularized collagen matrices // The Journal of urology. - 2002. - T. 168, № 4. - C. 1789-1793.

16. El Kassaby A., AbouShwareb T., Atala A. Randomized comparative study between buccal mucosal and acellular bladder matrix grafts in complex anterior urethral strictures // The Journal of urology. - 2008. - T. 179, № 4. - C. 1432-1436.

17. Eltahawy E. A., Virasoro R., Schlossberg S. M., McCammon K. A., Jordan G. H. Long-term followup for excision and primary anastomosis for anterior urethral strictures // The Journal of urology. - 2007. - T. 177, № 5. - C. 1803-1806.

18. Engelhardt E.-M., Micol L. A., Houis S., Wurm F. M., Hilborn J., Hubbell J. A., Frey P. A collagen-poly (lactic acid-co-e-caprolactone) hybrid scaffold for bladder tissue regeneration // Biomaterials. - 2011. - T. 32, № 16. - C. 3969-3976.

19. Feng C., Xu Y.-m., Fu Q., Zhu W.-d., Cui L. Reconstruction of three-dimensional neourethra using lingual keratinocytes and corporal smooth muscle cells seeded acellular corporal spongiosum // Tissue Engineering Part A. - 2011. - T. 17, № 23-24. - C. 3011-3019.

20. Feng C., Xu Y. M., Fu Q., Zhu W. D., Cui L., Chen J. Evaluation of the biocompatibility and mechanical properties of naturally derived and synthetic scaffolds for urethral reconstruction // Journal of Biomedical Materials Research Part A. - 2010. - T. 94, № 1. - C. 317-325.

21. Fiala R., Vidlar A., Vrtal R., Belej K., Student V. Porcine small intestinal submucosa graft for repair of anterior urethral strictures // European urology. - 2007. - T. 51, № 6. - C. 1702-1708.

22. Fossum M., Skikuniene J., Orrego A., Nordenskjold A. Prepubertal follow-up after hypospadias repair with autologous in vitro cultured urothelial cells // Acta Paediatrica. - 2012. - T. 101, № 7. - C. 755-760.

23. Fu Q., Deng C. L., Song X. F., Xu Y. M. Long-term study of male rabbit urethral mucosa reconstruction using epidermal cell // Asian journal of andrology. - 2008. - T. 10, № 5. - C. 719-722.

24. Fu W. J., Xu Y. D., Wang Z. X., Li G., Shi J. G., Cui F. Z., Zhang Y., Zhang X. New ureteral scaffold constructed with composite poly (L-lactic acid)-collagen and urothelial cells by new centrifugal seeding system // Journal of Biomedical Materials Research Part A. - 2012. - T. 100, № 7. - C. 1725-1733.

25. Gilding D., Williams D. Biocompatibility of clinical implant materials // Biodegradable PolymersCRC Press Boca Raton, FL, 1981. - C. 209-232.

26. Gupta N., Mishra S., Dogra P., Hemal A., Seth A., Kumar R. Outcome of end-to-end urethroplasty: single-center experience // Urologia internationalis. - 2009. - T. 82, № 2. - C. 179-182.

27. Guralnick M. L., Webster G. D. The augmented anastomotic urethroplasty: indications and outcome in 29 patients // The Journal of urology. - 2001. - T. 165, № 5. - C. 1496-1501.

28. Han D., Gouma P.-I. Electrospun bioscaffolds that mimic the topology of extracellular matrix // Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. - 2006. - T. 2, № 1. - C. 37-41.

29. Harris L. D., Kim B.-S., Mooney D. J. Open pore biodegradable matrices formed with gas foaming //. - 1998. № 42. - C. 396-402.

30. Heineken F., Skalak R. Tissue engineering: a brief overview // Journal of biomechanical engineering. - 1991. - T. 113, № 2. - C. 111-112.

31. Horst M., Madduri S., Milleret V., Sulser T., Gobet R., Eberli D. A bilayered hybrid microfibrous PLGA-Acellular matrix scaffold for hollow organ tissue engineering // Biomaterials. - 2013. - T. 34, № 5. - C. 1537-1545.

32. Kanatani I., Kanematsu A., Inatsugu Y., Imamura M., Negoro H., Ito N., Yamamoto S., Tabata Y., Ikada Y., Ogawa O. Fabrication of an optimal urethral graft using collagen-sponge tubes reinforced with copoly (L-lactide/s-caprolactone) fabric // Tissue engineering. - 2007. - T. 13, № 12. - C. 29332940.

33. Langer R. Biodegradable polymer scaffolds for tissue engineering // Nat Biotechnol. - 1994. - C. 689-93.

34. Lauritzen M., Greis G., Sandberg A., Wedren H., Ojdeby G., Henningsohn L. Intermittent self-dilatation after internal urethrotomy for primary urethral strictures: a case-control study // Scandinavian journal of urology and nephrology. - 2009. - T. 43, № 3. - C. 220-225.

35. Lee S. J., Liu J., Oh S. H., Soker S., Atala A., Yoo J. J. Development of a composite vascular scaffolding system that withstands physiological vascular conditions // Biomaterials. - 2008. - T. 29, № 19. - C. 2891-2898.

36. Lee S. J., Oh S. H., Liu J., Soker S., Atala A., Yoo J. J. The use of thermal treatments to enhance the mechanical properties of electrospun poly (e-caprolactone) scaffolds // Biomaterials. - 2008. - T. 29, № 10. - C. 1422-1430.

37. Li C., Xu Y.-M., Song L.-J., Fu Q., Cui L., Yin S. Urethral reconstruction using oral keratinocyte seeded bladder acellular matrix grafts // The Journal of urology. - 2008. - T. 180, № 4. - C. 15381542.

38. Lin J., Hao J., Jin J., Deng S., Hu J., Na Y. [Homologous dermal acellular matrix graft for urethral reconstruction in man (report of 16 cases)] // Zhonghua yi xue za zhi. - 2005. - T. 85, № 15. - C. 1057-1059.

39. Liu Y., Bharadwaj S., Lee S. J., Atala A., Zhang Y. Optimization of a natural collagen scaffold to aid cell-matrix penetration for urologic tissue engineering // Biomaterials. - 2009. - T. 30, № 23-24. -C. 3865-73.

40. MacDonald M. F., Al-Qudah H. S., Santucci R. A. Minimal impact urethroplasty allows same-day surgery in most patients // Urology. - 2005. - T. 66, № 4. - C. 850-853.

41. Micol L. A., Ananta M., Engelhardt E.-M., Mudera V. C., Brown R. A., Hubbell J. A., Frey P. High-density collagen gel tubes as a matrix for primary human bladder smooth muscle cells // Biomaterials. - 2011. - T. 32, № 6. - C. 1543-1548.

42. Micol L. A., Da Silva L. F. A., Geutjes P. J., Oosterwijk E., Hubbell J. A., Feitz W. F., Frey P. In-vivo performance of high-density collagen gel tubes for urethral regeneration in a rabbit model // Biomaterials. - 2012. - T. 33, № 30. - C. 7447-7455.

43. Mikos A. G., Lyman M. D., Freed L. E., Langer R. Wetting of poly (L-lactic acid) and poly (DL-lactic-co-glycolic acid) foams for tissue culture // Biomaterials. - 1994. - T. 15, № 1. - C. 55-58.

44. Mundy A. R. Anastomotic urethroplasty // BJU international. - 2005. - T. 96, № 6. - C. 921-944.

45. Nakanishi Y., Chen G., Komuro H., Ushida T., Kaneko S., Tateishi T., Kaneko M. Tissue-engineered urinary bladder wall sing PLGA mesh-collagen hybrid scaffolds: a omparison study of collagen sponge and gel as a caffold // Journal of pediatric surgery. - 2003. - T. 38, № 12. - C. 17811784.

46. Palminteri E., Berdondini E., Fusco F., De Nunzio C., Salonia A. Long-term results of small intestinal submucosa graft in bulbar urethral reconstruction // Urology. - 2012. - T. 79, № 3. - C. 695701.

47. Pansadoro V., Emiliozzi P. Internal urethrotomy in the management of anterior urethral strictures: long-term followup // The Journal of urology. - 1996. - T. 156, № 1. - C. 73-75.

48. Peterson A. C., Webster G. D. Management of urethral stricture disease: developing options for surgical intervention // BJU international. - 2004. - T. 94, № 7. - C. 971-976.

49. Ram-Liebig G., Engel O., Schwaiger B., Reiss P., Pfalzgraf D., Dahlem R., Fisch M. 621 Tissue-engineered buccal mucosa urethroplasty. Outcome of our first 10 patients // European Urology Supplements. - 2012. - T. 1, № 11. - C. e621, e621a.

50. Raya-Rivera A., Esquiliano D. R., Yoo J. J., Lopez-Bayghen E., Soker S., Atala A. Tissue-engineered autologous urethras for patients who need reconstruction: an observational study // The Lancet. - 2011. - T. 377, № 9772. - C. 1175-1182.

51. Rourke K. F., Jordan G. H. Primary urethral reconstruction: the cost minimized approach to the bulbous urethral stricture // The Journal of urology. - 2005. - T. 173, № 4. - C. 1206-1210.

52. Santucci R. A., Joyce G. F., Wise M. Male urethral stricture disease // The Journal of urology. -2007. - T. 177, № 5. - C. 1667-1674.

53. Santucci R. A., Mario L. A., c Aninch J. W. Anastomotic urethroplasty for bulbar urethral stricture: analysis of 168 patients // The Journal of urology. - 2002. - T. 167, № 4. - C. 1715-1719.

54. Sievert K.-D., Bakircioglu M. E., NUNES L., TU R., DAHIYA R., TANAGHO E. A. Homologous acellular matrix graft for urethral reconstruction in the rabbit: histological and functional evaluation // The Journal of urology. - 2000. - T. 163, № 6. - C. 1958-1965.

55. Singh O., Gupta S., Arvind N. Anterior urethral strictures: a brief review of the current surgical treatment // Urologia internationalis. - 2011. - T. 86, № 1. - C. 1.

56. Waxman S. W., Morey A. F. Management of urethral strictures // The Lancet. - 2006. - T. 367, № 9520. - C. 1379-1380.

57. Wessells H., McAninch J. W. Current controversies in anterior urethral stricture repair: free-graft versus pedicled skin-flap reconstruction // World journal of urology. - 1998. - T. 16, № 3. - C. 175180.

58. Akbal C., Lee S. D., Packer S. C., Davis M. M., Rink R. C., Kaefer M. Bladder augmentation with acellular dermal biomatrix in a diseased animal model // The Journal of urology. - 2006. - T. 176, № 4. - C. 1706-1711.

59. Atala A., Guzman L., Retik A. B. A novel inert collagen matrix for hypospadias repair // J Urol. -1999. - T. 162, № 3 Pt 2. - C. 1148-51.

60. Chen F., Yoo J. J., Atala A. Acellular collagen matrix as a possible "off the shelf1' biomaterial for urethral repair // Urology. - 1999. - T. 54, № 3. - C. 407-10.

61. Chung Y. G., Tu D., Franck D., Gil E. S., Algarrahi K., Adam R. M., Kaplan D. L., Estrada C. R., Jr., Mauney J. R. Acellular bi-layer silk fibroin scaffolds support tissue regeneration in a rabbit model of onlay urethroplasty // PLoS One. - 2014. - T. 9, № 3. - C. e91592.

62. Donkov, II, Bashir A., Elenkov C. H., Panchev P. K. Dorsal onlay augmentation urethroplasty with small intestinal submucosa: modified Barbagli technique for strictures of the bulbar urethra // Int J Urol. - 2006. - T. 13, № 11. - C. 1415-7.

63. Dorin R. P., Pohl H. G., De Filippo R. E., Yoo J. J., Atala A. Tubularized urethral replacement with unseeded matrices: what is the maximum distance for normal tissue regeneration? // World J Urol. - 2008. - T. 26, № 4. - C. 323-6.

64. el-Kassaby A., AbouShwareb T., Atala A. Randomized comparative study between buccal mucosal and acellular bladder matrix grafts in complex anterior urethral strictures // J Urol. - 2008. - T. 179, № 4. - C. 1432-6.

65. El-Kassaby A. W., Retik A. B., Yoo J. J., Atala A. Urethral stricture repair with an off-the-shelf collagen matrix // J Urol. - 2003. - T. 169, № 1. - C. 170-3; discussion 173.

66. Farahat Y. A., Elbahnasy A. M., El-Gamal O. M., Ramadan A. R., El-Abd S. A., Taha M. R. Endoscopic urethroplasty using small intestinal submucosal patch in cases of recurrent urethral stricture: a preliminary study // J Endourol. - 2009. - T. 23, № 12. - C. 2001-5.

67. Fiala R., Vidlar A., Vrtal R., Belej K., Student V. Porcine small intestinal submucosa graft for repair of anterior urethral strictures // Eur Urol. - 2007. - T. 51, № 6. - C. 1702-8; discussion 1708.

68. Gilbert T. W., Sellaro T. L., Badylak S. F. Decellularization of tissues and organs // Biomaterials. -2006. - T. 27, № 19. - C. 3675-3683.

69. Hauser S., Bastian P. J., Fechner G., Muller S. C. Small intestine submucosa in urethral stricture repair in a consecutive series // Urology. - 2006. - T. 68, № 2. - C. 263-6.

70. Huang X., Luo J., Liao Y., Qu Y., Yang Z. [Study on small intestinal submucosa as repair materials in urethral reconstruction] // Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. - 2006. - T. 20, № 3. - C. 206-9.

71. Kajbafzadeh A. M., Sabetkish S., Tourchi A., Amirizadeh N., Afshar K., Abolghasemi H., Elmi A., Talab S. S., Eshghi P., Mohseni M. J. The application of tissue-engineered preputial matrix and fibrin sealant for urethral reconstruction in rabbit model // Int Urol Nephrol. - 2014.10.1007/s11255-014-0684-3.

72. Kanatani I., Kanematsu A., Inatsugu Y., Imamura M., Negoro H., Ito N., Yamamoto S., Tabata Y., Ikada Y., Ogawa O. Fabrication of an optimal urethral graft using collagen-sponge tubes reinforced with Copoly(L-lactide/epsilon-caprolactone) fabric // Tissue Eng. - 2007. - T. 13, № 12. - C. 2933-40.

73. Kropp B. P., Ludlow J. K., Spicer D., Rippy M. K., Badylak S. F., Adams M. C., Keating M. A., Rink R. C., Birhle R., Thor K. B. Rabbit urethral regeneration using small intestinal submucosa onlay grafts // Urology. - 1998. - T. 52, № 1. - C. 138-42.

74. le Roux P. J. Endoscopic urethroplasty with unseeded small intestinal submucosa collagen matrix grafts: a pilot study // J Urol. - 2005. - T. 173, № 1. - C. 140-3.

75. Lin J., Hao J. R., Jin J., Deng S. M., Hu J., Na Y. Q. [Homologous dermal acellular matrix graft for urethral reconstruction in man (report of 16 cases)] // Zhonghua Yi Xue Za Zhi. - 2005. - T. 85, № 15. - C. 1057-9.

76. Mantovani F., Trinchieri A., Castelnuovo C., Romano A. L., Pisani E. Reconstructive urethroplasty using porcine acellular matrix // Eur Urol. - 2003. - T. 44, № 5. - C. 600-2.

77. Nuininga J. E., van Moerkerk H., Hanssen A., Hulsbergen C. A., Oosterwijk-Wakka J., Oosterwijk E., de Gier R. P., Schalken J. A., van Kuppevelt T., Feitz W. F. Rabbit urethra replacement with a defined biomatrix or small intestinal submucosa // Eur Urol. - 2003. - T. 44, № 2. - C. 266-71.

78. Palminteri E., Berdondini E., Colombo F., Austoni E. Small intestinal submucosa (SIS) graft urethroplasty: short-term results // Eur Urol. - 2007. - T. 51, № 6. - C. 1695-701; discussion 1701.

79. Parenteau-Bareil R., Gauvin R., Berthod F. Collagen-based biomaterials for tissue engineering applications // Materials. - 2010. - T. 3, № 3. - C. 1863-1887.

80. Yang S. X., Yao Y., Hu Y. F., Song C., Wang L. L., Jin H. M. Reconstruction of rabbit urethra using urethral extracellular matrix // Chin Med J (Engl). - 2004. - T. 117, № 12. - C. 1786-90.