КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 18-15-00080
НазваниеИсследование высвобождения лекарственных средств из 3Д матриксов изготовленных методом электроспиннинга
Руководитель Лактионов Павел Петрович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-101 - Экспериментальная медицина
Ключевые слова 3Д матриксы, покрытые металлические стенты, противоспаечные пластины, электроспиннинг, высвобождение лекарств, векторная доставка, цитотоксичность
Код ГРНТИ76.09.41
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение принципиальной проблемы современной биотехнологии и медицины разработку имплантируемых трехмерных матриксов, оказывающих программируемое воздействие на окружающие ткани и клетки. Такое воздействие могут оказывать, в частности, 3Д матриксы, содержащие и высвобождающие биологически активные вещества, влияющие на их пролиферацию, адгезию, миграцию, биосинтетическую активность клеток, индукцию или ингибирование воспалительной реакции и т.д.. При этом, в зависимости от локализации, к поверхностям таких матриксов, экспонированным в разные ткани могут предъявляться диаметрально противоположные требования. Например, при использовании 3Д матриксов для покрытия сосудистых стентов необходимо предотвратить их прорастание тканями локализованными с внешней стороны и стимулировать рост эндотелия с внутренней стороны такого покрытия. Т.е. в этом случае необходимо иметь 3Д матриксы, способные к векторной доставке лекарственных средств, и состоящие из слоев, обладающих разными свойствами. Поскольку рестенозы стентируемых участков сосудов являются серьезной проблемой, разработка материалов, которые позволили бы уменьшить проблему рестеноза является актуальной задачей. Действительно, среди всех заболеваний, заболевания сердечно-сосудистой (ССЗ) системы занимают первое место по смертности (Вишневский А., Демографическое обозрение, 2016). Несмотря на то, что использование современных технологий и материалов существенно улучшило лечение ССЗ, новые материалы, позволяющие улучшить результаты хирургической коррекции, очень востребованы в этой области (Долгосрочные приоритеты прикладной науки в России Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», 2013).
Современное развитие химических и биологических технологий, появление новых материалов, методов их изготовления, способов анализа открывают новые возможности для рационального дизайна тканеинженерных конструкций, предназначенных для лечения ССЗ.
Представленный проект направлен на выяснение фундаментальных основ функционирования лекарственно-наполненных 3Д матриксов, изготовленных методом электроспиннинга и предназначенных в первую очередь для изготовления покрытий металлических стентов, материалов стент-графтов, а также сосудистых заплат, противоспаечных пластин и т.д. В рамках выполнения проекта планируется фундаментальное исследование свойств таких материалов и разработка методов управления механическими, химическими и биологическими свойствами таких материалов, а также конструирование на основе полученных знаний новых вариантов покрытий стентов, изготовления покрытых стентов, исследование их биосовместимости в экспериментах in vitro и in vivo.
Для того, чтобы разработать эффективное покрытие для стентов, препятствующее формированию неоинтимы и стенозированию, будет выполнено исследование токсичности планируемых к исследованию лекарственных средств (диклофенак, серолимус, паклитаксель) против миоцитов сосудистой стенки (которые преимущественно и участвуют в формировании рестенозов) и клеток внутренней стромы атеросклеротических бляшек. Будут разработаны технологии синтеза матриксов способных к длительному высвобождению требуемых концентраций лекарственных средств. Для этого исследования будут синтезированы и использованы меченые тритием паклитаксель, диклофенак и серолимус (патент SU 1823961 А3). В качестве базового полимера для изготовления таких матриксов будет использован поликапролактон (ПКЛ), поскольку 3Д матриксы из ПКЛ обладают достаточной биостабильностью, протяженной областью пластической деформации и свойства наполненных белком матриксов из ПКЛ нами хорошо изучены (Stepanova A. et al., European Cells and Materials, 2016; Chernonosova V.S. et al., Polymers for Advanced Technologies, 2016). Будут изготовлены матриксы разного состава, получены фундаментальные данные относительно зависимости высвобождения лекарств от состава базового раствора, строения волокна, внешней среды, деформации матриксов и строения отдельных волокон. На основании полученных данных на металлические стенды методом электроспиннинга будут нанесены покрытия требуемого состава, стенты будут установлены в общую подвздошную артерию кроликов. Будет исследовано их прижизненное функционирование и выполнено исследование высвобождения лекарств (по удельной радиоактивности прилежащих тканей) и весь требуемый комплекс гистологических и иммуногистохимических исследований. Использование меченых тритием лекарств, и блок выше описанных экспериментов позволит получить уникальные данные мирового уровня.
Все планируемые эксперименты в том числе эксперименты in vivo будут выполнены в соответствие с ГОСТ РИСО 7198-2013, поэтому полученные данные могут быть использованы для дальнейшей работы по клиническому исследованию покрытых металлических стентов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Кузнецов К.А., Степанова А.О., Кузнецов Н.А., Черноносова В.С., Харькова М.В., Романова И.А., Карпенко А.А., Лактионов П.П.
Diclofenac release from polycaprolactone 3D matrices produced by electrospinning: influence of fiber structure and composition of the surrounding medium
International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials (год публикации - 2018)
10.1080/00914037.2018.1525720
2.
Кузнецов К.А., Степанова А.О., Квон Р.И., Douglas T.E.L., Кузнецов Н.А., Черноносова В.С., Запорожченко И.А., Харькова М.В., Романова И.В., Карпенко А.А., Лактионов П.П.
Electrospun produced 3D Matrices for covering of vascular stents: Paclitaxel release depending on fiber structure and composition of the external environment
Materials, 11, 11, 2176 (год публикации - 2018)
10.3390/ma11112176
Публикации
1.
Новикова О.А., Назаркина Ж.К., Черепанова А.В., Лактионов П.П., Челобанов Б.П., Мурашев И.С., Деев Р.В., Покушалов Е.А., Карпенко А.А., Лактионов П.П.
Isolation, culturing and gene expression profiling of inner mass cells from stable and vulnerable carotid atherosclerotic plaques
PloS ONE, V. 14, N 6, P.e0218892 (год публикации - 2019)
10.1371/journal.pone.0218892
2.
Чебан А.В., Игнатенко П.В., Рабцун А.А., Саая Ш.Б., Гостев А.А., Бугуров С.В., Лактионов П.П., Попова И.В., Осипова О.С., Карпенко А.А.
Современные подходы к реваскуляризации бедренно-подколенных поражений. Достижения и перспективы
Кардиоваскулярная терапия и профилактика, 2020, 19 (год публикации - 2020)
10.15829/1728-8800-2019-2274
3. Черепанова А.В., Акишева Д., Попова Т.В.,Челобанов Б.П., Чесалов Ю.А., Годовикова Т.С.,Карпенко А.А., Лактионов П.П., Использование коньюгатов RGD пептида с альбумином для эндотелизации матриксов, изготовленных методом электроспиннинга Russian Journal of Bioorganic Chemistry, V. 45, N. 6 (год публикации - 2019)
4.
Новикова О.А., Назаркина Ж.К., Черепанова А.В., Лактионов П.П., Карпенко А.А., Лактионов П.П.
Isolation And Culture Of Carotid Atherosclerotic Plaque Inner Mass Cells
Atherosclerosis, V. 287, P. e269–e270 (год публикации - 2019)
10.1016/j.atherosclerosis.2019.06.833
5. Кузнецов К.А., Черноносова В.С., Челобанов Б.П., Карпенко А.А., Лактионов П.П. Лекарственно-наполненное покрытие для баллонорасширяемых сосудистых стентов Гены и клетки, Т. XIV, Ст. 129 (год публикации - 2019)
6. Челобанов Б.П., Черноносова В.С., Степанова А.О., Харькова М.В., Карпенко А. А., Лактионов П.П. Цитотоксичность сиролимуса, паклитакселя и диклофенака против первичных и трансформированных клеток Гены и клетки, Т. XIV, Ст. 252 (год публикации - 2019)
Публикации
1.
Назаркина Ж.К., Челобанов Б.П., Черноносова В.С., Романова И.В., Карпенко А.А., Лактионов П.П.
Sirolimus-Eluting Electrospun-Produced Matrices as Coatings for Vascular Stents: Dependence of Drug Release on Matrix Structure and Composition of the External Environment.
Materials, V. 13, N. 12, P. 2692 (год публикации - 2020)
10.3390/ma13122692
2.
Кузнецов К.А., Мурашов И.С., Черноносова В.С., Челобанов Б.П., Степанова А.О., Сергеевичев Д.С., Карпенко А.А., Лактионов П.П.
Vascular stents coated with electrospun drug-eluting material: functioning in rabbit iliac artery.
Polymers, V. 12, N. 8, P. 1741 (год публикации - 2020)
10.3390/polym12081741
3.
Гостев А.А., Шундрина И.К., Пастухов В.И., Шутов А.В., Черноносова В.С., Карпенко А.А., Лактионов П.П.
In Vivo Stability of Polyurethane-Based Electrospun Vascular Grafts in Terms of Chemistry and Mechanics.
Polymers, V.12, N. 4, P. 845 (год публикации - 2020)
10.3390/polym12040845
4.
Черноносова В.С., Лактионов Пётр П., Мурашов И.С., Карпенко А.А., Лактионов П.П.
Comparative gene expression profiling of human primary endotheliocytes cultivated on polyurethane-based electrospun 3D matrices and natural decellularized vein.
Biomedical Materials, V.15., N.4., P. 045012 (год публикации - 2020)
10.1088/1748-605X/ab7d84
5. Б.П. Челобанов, В.С. Черноносова, А.О. Степанова, А.А. Карпенко, П.П. Лактионов Cytotoxicity of drugs used for covering of vascular stents and drug enriched 3D matrices produced by electrospinning against artery wall cells eCM Periodical, Collection1, P68 (год публикации - 2020)
6. В.С. Черноносова, П.А. Симонов, Г.А. Рассказов, И.В. Романова, П.П. Лактионов An approach for vectorization of drug delivery from electrospun 3D matrices eCM Periodical, Collection 1, P. P181 (год публикации - 2020)
7. К.А. Кузнецов, И.С. Мурашов, В.С. Черноносова, Д.С. Сергеевичев, А.А. Карпенко, П.П. Лактионов Electrospun produced 3D covering for vascular stents: ex vivo and in vivo study eCM Periodical, Collection 1, P. P333 (год публикации - 2020)
8. Ж.К. Назаркина, Б.П. Челобанов, В.С. Черноносова, И.В. Романова, П.П. Лактионов Drug release from sirolimus enriched PCL-based matrices produced by electrospinning eCM Periodical, Collection 1, P. P182 (год публикации - 2020)