Fibrous matrices for tissue-engineering constructions on the basis of poly-3-hydroxybutirate and its composites

O.V. Staroverova; A.M. Shushkievich; G.M. Kuz'micheva; A.A. Olhov; V.V. Voinova; I.I. Zharkova; K.V. Shaitan; E.D. Sklyanchuk; V.V. Guriev

Fibrous matrices for tissue-engineering constructions on the basis of poly-3-hydroxybutirate and its composites

O.V. Staroverova¹, A.M. Shushkievich², G.M. Kuz'micheva³, A.A. Olhov⁴, V.V. Voinova⁵, I.I. Zharkova⁶, K.V. Shaitan⁷, E.D. Sklyanchuk⁸, V.V. Guriev⁹

research article Pages: 74-79

¹ аспирант, кафедра химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов, Московский государственный университет тонких химических технологий (МИТХТ) им. М В. Ломоносова; мл. науч. сотрудник, ФГБУН Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН)
² аспирант, кафедра травматологии, ортопедии и военно-полевой хирургии, Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова
³ д.х.н., вед. науч. сотрудник, кафедра физики и химии твердого тела, Московский государственный университет тонких химических технологий (МИТХТ) им. М. В. Ломоносова
⁴ к.т.н., доцент, зав. лабораторией, кафедра химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов, Московский государственный университет тонких химических технологий (МИТХТ) им. М. В. Ломоносова; науч. сотрудник, ФГБУН Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН)
⁵ к.б.н., вед. науч. сотрудник, кафедра биохимии, биологический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
⁶ аспирант, кафедра биоинженерии, биологический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
⁷ д.ф.-м.н., профессор, кафедра биоинженерии, биологический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
⁸ д.м.н., профессор, зав. ортопедическим отделением, Центр травматологии и ортопедии, Дорожная клиническая больница им. Н.А. Семашко на станции Люблино ОАО «РЖД»
⁹ д.м.н., профессор, руководитель Центра травматологии и ортопедии, Дорожная клиническая больница им. Н.А. Семашко на станции Люблино ОАО «РЖД»

Keywords: polymer composites рoly-3-hydroxybutyrate electrospinning nanoscale titanium dioxide mesenchymal stem сell growth

Abstract

The article is devoted to the creation of non-woven fibrous scaffolds as promising materials for tissue-ingeneering designs. At the core of the development of non-woven material used method elektrospinning of the forming solution of poly-3-hydroxybutyrate, which biodegrade in tissues with non-toxic products

The forming or the fibous material using chloroform, formic acid, with the inclusion of titanium dioxide and tetrabutylammonium iodide (TBAI) at different concentrations of poly-3-hydroxybutyrate (PHB) in the forming solution is described in the research. The structure of the composite scaffolds examined by light and electron miroskopii. Their physical-mechanical characteristics evaluated on a tensile testing machine. To assess biocompatibility used cultivation method on the surface of the matrix of human mesenchymal stem cells.

The study revealed a clear dependence of the characteristics of the composite from the procedures used where found that the highest tensile strength and packing density of fibers, together with the smallest fiber diameter gain fibrous materials with the addition of TBAI and TiO2 into the forming solution. In assessing the biocompatibility of the best indicators also had composites with these additives.

Non-woven fibrous matrices on the basis of poly-3-hydroxybutyrate obtained by electrospinning with the addition of TBAI and titanium dioxide can be recommended for growing MSCs with the prospect of their use in tissue engineering.

How to cite

Староверова О.В., Шушкевич А.М., Кузьмичева Г.М., Ольхов А.А., Воинова В.В., Жаркова И.И., Шайтан К.В., Склянчук Е.Д., Гурьев В.В. Волокнистые матриксы для ткане-инженерных конструкций из поли-3-гидрооксибутирата и его композитов // Технологии живых систем. 2013. № 8. С. 74–79.

References

Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Filatova E.V., Soboleva G.M., Makhina T.K., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Popov V.O., Kirpichnikov M.P. // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2012. V. 6. № 1. R. 42-47.
Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A. and Zaikov G.E. // Journal of the Balkan tribological association. 2008. V. 14. № 3. R. 359-395.
Bonartseva G.A., Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Kevbrina M.V., Kallistova A.Y., Gerasin V.A., Iordanskii A.L., Nozhevnikova A.N. // Appl Biochem Biotechnol. 2003. V. 109. № 1-3. R. 285-301.
Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Makhina T.K., Bonartsev A.P., Bonartseva G.A. // Applied biochemistry and microbiology. 2008. V. 44. № 5. R. 482-486.
Myshkina V.L., Ivanov E.A., Nikolaeva D.A., Makhina T.K., Bonartsev A.P., Filatova E.V., Ruzhitskiĭ A.O., Bonartseva G.A. // Applied biochemistry and microbiology. 2010. V. 46. № 3. R. 289-296.
Zharkova I.I., Bonarczev A.P., Bosxomdzhiev A.P., Efremov Ju.M., Bagrov D.V., Maxina T.K., My'shkina V.L., Ivanov E.A., Voinova V.V., Jakovlev S.G., Zernov A.L., Filatova E.V., Andreeva N.V., Bonarczeva G.A., Shajtan K.V. // Biomediczinskaya ximiya. 2012. T. 58. № 5. S. 579-591.
Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Boskhomdzhiev A.P., Zharkova I.I., Bagrov D.V., Myshkina V.L., Mahina T.K., Charitonova E.P., Samsonova O.V., Zernov A.L., Zhuikov V.A., Efremov Yu.M., Voinova V.V., Bonartseva G.A., Shaitan K.V. // Plos ONE. 2012 (v pechati).
Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Zharkova I.I., Boskhomdzhiev A.P., Bagrov D.V., Myshkina V.L., Makhina T.K., Kharitonova E.P., Samsonova O.V., Voinova V.V., Zernov A.L., Efremov Yu.M., Bonartseva G.A., Shaitan K.V. // BMC Chemical Biology. 2012 (v pechati).
Boskhomdzhiev A.P., Bonartsev A.P., Ivanov E.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Bagrov D.V., Filatova E.V., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L. // International Polymer Science and Technology. 2010. V. 37. № 11. R. 25-30.
Boskhomdzhiev A.P., Bonartsev A.P., Makhina T.K., Myshkina V.L., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Filatova E.V., Iordanskiĭ A.L., Bonartseva G.A. // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2010. V. 4. № 2. R. 177-183.
Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., Rebrov A.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Filatova E.A., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Zaikov G.E. // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2012. V. 556. № 1. R. 288-300.
Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Voinova V.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Zharkova I.I., Zernov A.L., Filatova E.A., Bagrov D.V., Rebrov A.V., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L. // Chemistry and Chemical Technology. 2012. T. 6. № 4. R. 385-392.
Biosovmestimy'e materialy': Uchebnoe posobie / pod. red. V.I. Sevost'yanova, M.P. Kirpichnikova. M. 2011. S. 544
Polimery' v biologii i mediczine / Pod. red. M. Dzhenkinsa. M.: Nauchny'j mir. 2011. S. 256
Filatov Ju.N. E'lektroformovanie voloknisty'x materialov (E'FV-proczess). M.: Neft' i gaz, 1997. S. 298.
Kriegel C., Arecchi A., Kit K., McClements D.J., Weiss J. // Crit Rev Food Sci Nutr. 2008. V. 48. № 8. R. 775-797.
Kuz'micheva G.M., Savinkina E.V., Obolenskaya L.N., Belogoroxova L.I., Mavrin B.N., Chernobrovkin M.G., Belogoroxov A.I. // Kristallografiya. 2010. T. 55. № 5. S. 913(918.

[1] Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Filatova E.V., Soboleva G.M., Makhina T.K., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Popov V.O., Kirpichnikov M.P. // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2012. V. 6. № 1. R. 42-47.

[2] Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A. and Zaikov G.E. // Journal of the Balkan tribological association. 2008. V. 14. № 3. R. 359-395.

[3] Bonartseva G.A., Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Kevbrina M.V., Kallistova A.Y., Gerasin V.A., Iordanskii A.L., Nozhevnikova A.N. // Appl Biochem Biotechnol. 2003. V. 109. № 1-3. R. 285-301.

[4] Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Makhina T.K., Bonartsev A.P., Bonartseva G.A. // Applied biochemistry and microbiology. 2008. V. 44. № 5. R. 482-486.

[5] Myshkina V.L., Ivanov E.A., Nikolaeva D.A., Makhina T.K., Bonartsev A.P., Filatova E.V., Ruzhitskiĭ A.O., Bonartseva G.A. // Applied biochemistry and microbiology. 2010. V. 46. № 3. R. 289-296.

[6] Zharkova I.I., Bonarczev A.P., Bosxomdzhiev A.P., Efremov Ju.M., Bagrov D.V., Maxina T.K., My'shkina V.L., Ivanov E.A., Voinova V.V., Jakovlev S.G., Zernov A.L., Filatova E.V., Andreeva N.V., Bonarczeva G.A., Shajtan K.V. // Biomediczinskaya ximiya. 2012. T. 58. № 5. S. 579-591.

[7] Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Boskhomdzhiev A.P., Zharkova I.I., Bagrov D.V., Myshkina V.L., Mahina T.K., Charitonova E.P., Samsonova O.V., Zernov A.L., Zhuikov V.A., Efremov Yu.M., Voinova V.V., Bonartseva G.A., Shaitan K.V. // Plos ONE. 2012 (v pechati).

[8] Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Zharkova I.I., Boskhomdzhiev A.P., Bagrov D.V., Myshkina V.L., Makhina T.K., Kharitonova E.P., Samsonova O.V., Voinova V.V., Zernov A.L., Efremov Yu.M., Bonartseva G.A., Shaitan K.V. // BMC Chemical Biology. 2012 (v pechati).

[9] Boskhomdzhiev A.P., Bonartsev A.P., Ivanov E.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Bagrov D.V., Filatova E.V., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L. // International Polymer Science and Technology. 2010. V. 37. № 11. R. 25-30.

[10] Boskhomdzhiev A.P., Bonartsev A.P., Makhina T.K., Myshkina V.L., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Filatova E.V., Iordanskiĭ A.L., Bonartseva G.A. // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2010. V. 4. № 2. R. 177-183.

[11] Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., Rebrov A.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Filatova E.A., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Zaikov G.E. // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2012. V. 556. № 1. R. 288-300.

[12] Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Voinova V.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Zharkova I.I., Zernov A.L., Filatova E.A., Bagrov D.V., Rebrov A.V., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L. // Chemistry and Chemical Technology. 2012. T. 6. № 4. R. 385-392.

[13] Biosovmestimy'e materialy': Uchebnoe posobie / pod. red. V.I. Sevost'yanova, M.P. Kirpichnikova. M. 2011. S. 544

[14] Polimery' v biologii i mediczine / Pod. red. M. Dzhenkinsa. M.: Nauchny'j mir. 2011. S. 256

[15] Filatov Ju.N. E'lektroformovanie voloknisty'x materialov (E'FV-proczess). M.: Neft' i gaz, 1997. S. 298.

[16] Kriegel C., Arecchi A., Kit K., McClements D.J., Weiss J. // Crit Rev Food Sci Nutr. 2008. V. 48. № 8. R. 775-797.

[17] Kuz'micheva G.M., Savinkina E.V., Obolenskaya L.N., Belogoroxova L.I., Mavrin B.N., Chernobrovkin M.G., Belogoroxov A.I. // Kristallografiya. 2010. T. 55. № 5. S. 913(918.

Abstract

How to cite

Related articles