WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 35 |

«'ч ж Ж у. ч № Ж v ^ jjif 'slfe * |j j | ф v j^ vj АЛМАГАМБЕТОВ К.Х. МЕДИЦИНСКАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ $$ ш® ф ф Ф ф Ф ШФ ш • ' ~§р ^Р 5$ s& Астана - 2009 щ УДК 60 БКК 52.81 ...»

-- [ Страница 9 ] --

Чтобы создать жизнеспособные ткани, in vitro культивируемые клетки вынуждают расти на биоактивных растворимых подлож­ ках, которые обеспечивают физическое и химическое стимули­ рование к их дифференцировке и к сборке в трехмерные ткани.

Ткань может быть либо выращена на каркасах, которые пол­ ностью исчезнут (резорбируются) по мере роста новой ткани, так что имплантироваться будет только новая ткань, либо может быть имплантирован «биокомпозит», состоящий из каркаса и новой ткани. После имплантации полученная in vitro тканевая конструк­ ция долж на выжить, восстановить нормальную ф ункцию, механическую и структурную целостность, и интегрировать с окружающими его тканями.

Использование в тканевой инженерии клеток, полученных от одного и того же пациента, устраняет проблему иммунооттор­ ж ен и я, к ото р о е м ож ет в о зн и кать при получении д он орски х трансплантантов.

В ортопедии наряду с рассасы ваю щ имися каркасами (поли­ эфиры полим олочной кислоты, полигликолевой кислоты и их сочетание), используются биоинертные материалы (нержавеющие стали, окисел циркония, вы сокоплотны й полиэтилен и др.) и б и о ак ти вн ы е м атер и ал ы, стим улирую щ ие ро ст ткани на их поверхности (к примеру, рост кости по поверхности биоактивного гидроксиапатитная керамика и др). Биораспадающиеся полимеры больше применяются при восстановлении мягких тканей, связок, так как механические свойства таких каркасов значительно ниже, чем у кости.

Биоматериалы использующ иеся в ортопедии отличаю тся от биокомпозитов, применяемых в технологии тканевой инженерии.

У ортопедических имплантантов отсутствуют такие характерис­ тики живой ткани, как:

— способность к самовосстановлению;

S способность поддерживать кровоснабжение;

—способность изменять строение и свойства в ответ на факторы окружающей среды, в частности механическую нагрузку.

Инж иниринговые ткани (созданные ex vivo) мембраны, полученной из коровьего коллагена, и хондроитин-6сульфата с межмолекулярными связями, покрытого съемным слоем полисилоксана. Этот кожный суррогат помещ ается на саниро­ ванный участок раны, и после ранних стадий заживления раны и прорастания сосудов наносится поверхностный эпидермальный слой либо в виде аутогенного трансплантанта на часть кожи, либо из лоскутов в виде культивированных кератиноцитов (это одна из известных технологий).

Два вида жизнеспособной кожи созданы на основе человеческих кожных фибробластов,полученны х из крайней плоти полового члена новорожденного:

2.2. Стволовые клетки, технологии получения и применения а) ф ибробласты разм нож аю тся в культуре и наносятся на тонкую подложку полилактид-когликолид-полимера (первоначаль­ но разработанного для использования в качестве хирургического ш овного м атериала), которы й постепенно разруш ается в при­ сутствии воды. К летки на этих подлож ках культивирую тся в специальных биореакторах в течение нескольких недель, пока они не сформируют ткань, подобную дермальному слою кожи. Эта неодерма затем замораживается для дальнейшего использования;

б) второй продукт кожи вклю чает и дермальные, и эпидерI мальные слои. Он состоит из кожных фибробластов в растворе коллагена, который образует гель при нагревании до температуры эп и дерм ал ьн ы х кл ето к (кер ати н о ц и там и ). П осле пересадки пациенту, этот продукт кожи в процессе заживления, частично заменяется клетками кожи хозяина.

Кожны е ф ибробласты как в первом, так и во втором типе «искусственной» кожи, секретирую т внеклеточные матричные белки и реагируют на ростовые факторы, секретируемые клетками хозяина. Эти продукты могут сохраняться в организме хозяина I несколько месяцев после имплантации;

- хрящ - суставной хрящ не имеет кровоснабжения, поэтому у него почти нет способности к самовосстановлению. Технология следующая: забор у пациента хондроцитов, их культивирование и и м п лан тац и я на пораж енную суставную п оверхн ость. Но существуют трудности поддерж ания в культуре диф ференци­ рованного фенотипа хондроцитов, стабильность приживления их к поверхности хряща организма-хозяина;

- подж елудочная ж елеза - забор и вы ращ ивание клеток панкреатических островков Лангерганса, in vitro, инкапсуляция или иммобилизация клеток с помощью полимерных каркасов и трансплантация конструктов, полученных с помощью инженерии тканей. Но технологически сложно поддержание биологической активности клеток в течение продолжительного периода времени - печень — исследую тся две технологии: трансплантация гепатоцитов путем прямой иньекции, т.е. клеточная терапия in

2. КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ

vivo и второе, выращивание гепатоцитов ex vivo, на рассасы­ ваю щ ихся полим ерны х каркасах, для создания конструкта, который может быть либо имплантирован, либо использован для удаления продуктов обмена веществ из крови in vitro, пропуская последнюю через этот конструкт;

- почки - получение ткани для выделения, реабсорбции и вы полнения эн докринн ой ф ункции. И м ею т м есто только начальные экспериментальные исследования: получен матрикс из полых микротрубочек, которы й им плантируется почечными стволовыми клетками; последние пролиферируют до тех пор, пока полностью не покрою т внутренню ю поверхность трубочек.

Впоследствии эти клетки дифференцируются в клетки почек, способные синтезировать некоторые гормоны и участвовать в фильтрации крови;

- сердечно-сосудистая система - экспериментальные иссле­ дования по выращиванию клапанов сердца и капилляров in vitro, при помощи стволовых клеток;

- «.костяная нога» - при пересадке кости используется биокерамика, обработанная стволовыми клетками. Биокерамика состоит из гидроксиапатита, имитирующего пористую структуру натуральной кости. Это дает возможность стромальным ство­ ловым клеткам костного мозга со временем образовывать новую костную ткань.

- мочевой пузырь - для наращивания этого полого органа были взяты аутологичны е тканеспециф ические стволовы е клетки (рис. 1 1.);

- роговица глаза - использованы стволовые клетки, взятые из края роговицы. Выделенные клетки культивированы на спе­ циальной питательной среде, спустя неделю развилась группа клеток, а через 4 недели сформировалась роговица диаметром 2 см. Таким же образом была наращена ткань конъюнктивы, покрывающей роговицу снаружи.

2.2. Стволовые клетки, технологии получения и применения Рис. 11. Мочевой пузырь, выращенный в лаборатории Проблемы технологии тканевой инженерии У спехи р еген ер ати в н о й м едицины во м ногом зави сят от м икроокруж ения стволовы х клеток. В ажно, чтобы стволовы е клетки сохраняли способность к регенерации тканей после их изъятия из естествен н о й среды, ку льтиви рования in vitro и трансплантации. Например, находясь в костном мозге, in vivo, чел овеч еск и е MCK (hum an m esenchim al stem cells - hM SC) сохраняю т плю рипотентность, а при культивировании in vitro часто спонтанно дифференцируются, что происходит, видимо, из-за резкой смены микроокружения. Наряду с ролью ростовых ф акторов, регуляторны х биомолекул, сущ ественное значение имеет эластичность матрикса в процессе дифференцировки МСК.

Так, мягкие матриксы, подобные по механическим свойствам внеклеточным матриксам нервной ткани, обладают нейрогенным эф ф ектом ; более ж есткие — м иогенны м действием ; ж есткие матриксы, сходные с матриксом костной ткани, стимулируют дифференцировку МСК в остеоциты. Влияние физических свойств матрикса на морфологические изменения клеток и направление их дифференцировки опосредуется макромолекулярными актиновыми структурами - это около 100 различных белков.

Больш инство конструктов, полученных посредством инжи­ ниринга тканей, включают только один или самое большое два

2. КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ

конфигурации. Поэтому необходимо оптимизировать выделение, каркасы или системы доставки, способствующие поддержанию и координации роста трехмерных тканей ex vivo.

Одним из основных ограничений к размеру тканей, конструи­ руемых in vitro без их собственного кровоснабж ения, является короткое р ассто я н и е, на кото р о е ки сло р о д м ож ет р асп р о с ­ траняться через ткань, прежде чем будет поглощен (самое большое несколько сотен микрометров). Как известно, любая ткань, наряду со специфическими клетками, содержит сосудистые, нервные и фибробласты, есть капилляры, нервные окончания и соединитель­ ная ткань. П оэтому актуальна разработка ex vivo технологий одноврем енного наращ ивания всех ком понентов ткани путем создания подложки, способной постепенно вы делять факторы роста, такие как фактор роста сосудистых эндотелиальных клеток (EGF), фактор роста фибробластов (FGF) и др.

Одна из идеальных стратегий заключается в заборе стволовых клеток у пациента, дальнейш ем размнож ении их в клеточной культуре и высеве этих клеток на каркасы. Стволовые клетки могут дать начало множеству типов специализированных зрелых клеток в результате д и ф ф еренц ировки, если на них возд ействовать конкретными биологическими стимулами, сигнальными моле­ кулами. Это следующий шаг на пути создания «собственных»

органов для конкретного пациента, способных устранить потреб­ ность в донорских органах.

Тестирование новых лекарств Помимо трансплантологии, выращенные из стволовых клеток органы (напри м ер, ткани печени) м огут и сп ользоваться для испытания новых лекарств. Обычно для этих целей используются лабораторны е ж ивотны е, реже эксперименты вы полняю тся in vitro. Новый м етод проверки лекарств позволяет, во-первы х, избегать негуманных опытов на ж ивотны х; во-вторых, может оказаться более быстрым и точным.

3. БИОСЕНСОРЫ

И БИОЧИПЫ

3.1. Биосенсоры, устройство и применение В медицинской диагностике вначале появились биосенсоры аналитические устройства, использую щ ие биологические материалы для «узнавания» определенных молекул и выдающие информацию об их присутствии и количестве в виде электричес­ кого сигнала. Биосенсор представляет собой устройство из двух составных компонентов (рис. 12). Первым компонентом является чувствительный, распознающий элемент биологической природы (биоселективная мембрана, биоселектирующий м атериал- это ферменты, тканевые клетки, клетки микроорганизмов и др.), непосредственно реагирующий на присутствие определяемого вещества в исследуемой среде, способный селективно взаимодей­ ствовать с анализируемым соединением. Второй компонент - это физико-химический преобразователь (трансдью сор, по англ.

transducer- преобразователь, датчик).

Рис. 12. Биосенсор состоит из биоселективной

3. БИОСЕНСОРЫ И БИОЧИПЫ



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 35 |
 


Похожие работы:

«Лекция №4: Потребление минеральных и водных ресурсов Почтовый ящик курса: ecopro2014@mail.ru пароль: 2014ecopro Рекомендуемая литература по теме: Минеральные ресурсы: Марфенин Н.Н. Экология – М.: Изд. Центр • Академия, 2012. - с.191-208 Марфенин Н.Н. Устойчивое развитие • человечества. – М.: Изд-во МГУ, 2007. С.254-271. Миллер. Т. Жизнь в окружающей среде. Т.3. – М.: • Галактика, 1996. – С.11 – 60. Саймон Д. Неисчерпаемый ресурс. – Челябинск: • Социум, 2005. – С.53-85. Сампат П. Пора перестать...»

«ЧЕРНОБЫЛЬ, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО, ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА (Материалы к 20-й годовщине аварии на Чернобыльской атомной электростанции в 1986 г.) Обнинск-2006 Авторский коллектив: академик РАСХН Алексахин Р.М.; доктор биологических наук, профессор Санжарова Н.И.; доктор биологических наук, профессор Фесенко С.В.; доктор биологических наук Спирин Е.В.; доктор биологических наук Спиридонов С.И.; кандидат биологических наук Панов А.В. Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. привела к радиоактивному загрязнению...»

«Степи Евразии: сохранение природного разнообразия и мониторинг состояния экосистем. Материалы Международного симпозиума. Оренбург- 1997г. Российская Академия наук - Уральское отделение Институт степи Оренбургский филиал Русского Географического Общества Администрация Оренбургской области Государственный заповедник Оренбургский Оренбургское отделение Докучаевского общества почвоведов Оренбургское отделение Российской Экологической Академии В сборнике отражен широкий круг вопросов, связанных с...»

«доктор биол. н а у к Л. Я. Б л я х е р, доктор ф из.-мат. н а у к А. Т. Г р и г о р ь я н, доктор ф из.-мат. н ау к Я. Г. Дорфман, академ и к Б. М. Кедров, доктор экон. н ау к Б. Г. К у з н е ц о в, доктор биол. н а у к А. И. К уп ц о в, чл.-корр. АН СССР С. Р. М и к у л и н с к и й, доктор ист. н а у к Д. В. О знобиш ин, доктор ф из.-мат. н а у к И. Б. Погребысский, канд. техн. н а у к 3. К. С околовская (учены й сек р етар ь), доктор хим. н ау к Ю. И. Соловьев, канд. техн. н а у к А. С....»

«Очерки по проблемам наследственности в космической биологии Н. Л. Делоне ОЧЕРКИ ПО ПРОБЛЕМАМ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ В КОСМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ Москва 2013 Сайт Н.Л. Делоне: www.N-L-Delone.ru Зеркало сайта: http://delone.botaniklife.ru УДК 61.007-001 + 612 + 613.693-091: 355 ББК 5Г + 58 + 28.089 + 28.673 Д 736 Делоне Н. Л. Очерки по проблемам наследственности в космической биологии. Книга издается в авторской редакции Фирма Слово М. - 2013, с. 208, ил. ISBN 978-5-4348-0022-8 Книга известного российского...»

«Художник Б. Жутовский Фотографии А. Стефанова, В. Танасийчука и других Анатомия человека — ключ к анатомии обезьяны. Наоборот, намеки на высшее у низших видов животных могут быть поняты только в том случае, если это высшее уже известно. К. МАРКС Наука была для Маркса исторически движущей, революционной силой. Какую бы живую радость ни доставляло ему каждое новое открытие в любой теоретической науке, практическое применение которого подчас нельзя было даже и предвидеть, — его радость была совсем...»

«МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РЕСПУБЛИКИ КОМИ ПРИКАЗ 3 апреля 2003 г. № 71 г. Сыктывкар Об утверждении Правил рыболовства, охраны водных биологических ресурсов и среды их обитания в Республике Коми Руководствуясь статьями 6, 21 и 40 Закона РФ О животном мире, а также иными нормативными правовыми актами Российской Федерации и Республики Коми, постановлением Правительства Республики Коми от 26 февраля 2003 г. № 22 О некоторых вопросах в области охраны и использования...»

«Ирина Николаевна Новикова Болезни домашней птицы Введение Птица живет бок о бок с человеком уже несколько тысячелетий и имеет огромное значение в его жизни. От домашней птицы получают не только ценные продукты питания (яйца, мясо), но и натуральные материалы (пух, перо), из которых изготавливают одежду и другие необходимые в быту вещи. Помет домашней птицы является ценным удобрением, содержащим в 3-4 раза больше минеральных веществ, чем коровий навоз. Печень специально откормленных гусей...»

«В связи с изменениями законодательства Российской Федерации об охране окружающей среды в целях совершенствования разграничения государственных полномочий: 1. Установить, что Красная книга Республики Саха (Якутия) учреждается для сохранения биологического разнообразия, обеспечения более эффективной охраны редких и находящихся под угрозой исчезновения диких животных и дикорастущих растений и грибов, обитающих и произрастающих на территории Республики Саха (Якутия), пропаганды природоохранных...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.