Бесклеточная дерма
Бесклеточная дерма — это тип биоматериала, полученного в результате обработки тканей человека или животного с целью удаления клеток и сохранения частей внеклеточного матрикса (ECM). Эти материалы, как правило, не содержат клеток, что отличает их от классических аллотрансплантатов и ксенотрансплантатов , могут быть интегрированы или включены в организм и одобрены FDA для использования человеком уже более 10 лет при широком спектре клинических показаний. [1]
Сбор и обработка
[ редактировать ]Все образцы ЕСМ происходят из тканей млекопитающих, таких как дерма, перикард и подслизистая оболочка тонкой кишки (SIS). После эксплантации из источника биоматериал ЕСМ сохраняет некоторые характеристики исходной ткани. Ткани ЕСМ можно собирать на разных стадиях развития млекопитающих, таких как человек, свинья, лошадь и крупный рогатый скот. Хотя они одинаково состоят из фибриллного коллагена, микроструктура, специфический состав (включая наличие неколлагенового белка и гликозаминогликанов и соотношение разных типов коллагена), физические размеры и механические свойства могут различаться. В зависимости от стадии развития ткани, на которой произошел сбор, микроструктура в организме может различаться. Кроме того, учитывая размер и форму конечной ткани, необходимо учитывать потенциальные физические размеры исходной ткани. [1]
Несмотря на эту «память» ткани внеклеточного матрикса, были разработаны методы, позволяющие изменять, сохранять или удалять эти врожденные характеристики. [1] Процесс модификации варьируется в зависимости от материала, используемого в клинических условиях. Некоторые биоматериалы ЕСМ подвергаются модификации, при которой удаляются все клетки, но остаются остальные компоненты ЕСМ, что называется децеллюляризацией . Другой процесс, который можно внедрить в биоматериал, — это искусственное сшивание. Было показано, что искусственное сшивание стабилизирует восстановленный коллаген, который может быстро деградировать in vivo. [1] Хотя механическая прочность достигается, добавленные искусственные поперечные связи увеличивают вероятность отторжения клетки-хозяина из-за ее чужеродного происхождения. [2] Из-за этого осложнения преднамеренное сшивание больше не практикуется, поскольку были сделаны последние достижения, которые увеличивают продолжительность жизни коллагена без использования искусственной стабилизации. Наконец, чтобы гарантировать, что биоматериал ЕСМ не содержит инфекционных бактерий и вирусов , большинство из них подвергается окончательной стерилизации. Это может включать в себя газообразный этиленоксид (ЭО), гамма-облучение или облучение электронным лучом (электронным лучом) в качестве стерилизующего агента. [1]
Децеллюляризированные биоматериалы ЕСМ можно дополнительно переработать в мелкий порошок, а затем лиофилизировать ( лиофилизировать ). Затем этот порошок можно смешать с коллагеназой для получения гидрогеля, полученного из ЕСМ ( самовосстанавливающиеся гидрогели ). Эти гидрогели затем используются в культуре клеток, чтобы помочь сохранить фенотип клеток и увеличить пролиферацию клеток. Клетки, культивированные на гидрогелях ЕСМ, сохраняют свой фенотип лучше, чем клетки, культивированные на других субстратах, таких как матригель 1 типа или коллаген . [3] [4] Хотя гидрогели пока не имеют прямого клинического значения, они оказались многообещающими в качестве метода, способствующего регенерации органов. [3] [4] [5]
Аналогично, целые органы могут быть децеллюляризированы для создания трехмерных каркасов ЕСМ. Эти каркасы затем можно повторно превратить в клетки в попытке регенерировать целые органы для трансплантации. Этот метод работает в первую очередь для органов со сложной сосудистой сетью , поскольку позволяет детергенту полностью проникнуть через материал. [6]
Взаимодействие хозяина и имплантата
[ редактировать ]Заживление ран кожи и сухожилий — сложный скоординированный процесс в организме, происходящий медленно, в течение недель или даже лет. Ряд продуктов, представленных сегодня на рынке, призван положительно повлиять на этот процесс, хотя данных об их успехе мало. Большинство продуктов все еще находятся на стадии разработки, на которой оцениваются (часто воспалительные) взаимодействия между хозяином и имплантированными устройствами.
Имплантированные биоматериалы ЕСМ делятся на две общие категории в зависимости от того, как они взаимодействуют с хозяином. Включающиеся устройства в конечном итоге обеспечивают рост клеток и прохождение кровеносных сосудов через матрикс, тогда как невключающиеся биоматериалы инкапсулируются стенкой слитых макрофагов. При использовании невключающих биоматериалов, таких как пермакол, бесклеточный свиной дермальный имплантат для герниопластики, важно, чтобы материал не разрушался и не проникал под действием иммунной системы . [1] [7] Инкапсулированные биоматериалы, распознаваемые как чужеродные, могут разлагаться и/или отторгаться организмом и мигрировать за пределы организма.Во встроенных биоматериалах ЕСМ проникновение иммунной системы может произойти всего за семь дней, что приводит к быстрой деградации объема устройства. В случае Graftjacket, аллотрансплантата из дермы человека, матрикс быстро заселяется клетками-хозяевами в виде сосудистой сети . Само устройство уменьшилось более чем на 60% в объеме и было заменено фибробластами и макрофагами хозяина. [1] [8]
Приложения
[ редактировать ]Биоматериалы ЕСМ используются для ускорения заживления ряда тканей, особенно кожи и сухожилий. Surgimend, коллагеновая матрица, полученная из фетальной бычьей дермы, может вызвать заживление сухожилий (которые не заживают спонтанно) в лодыжке. Это вмешательство может сократить время заживления почти вдвое и позволяет пациенту гораздо быстрее вернуться к полноценной активности. [9] Открытые раны, как и сухожилия, не заживают самопроизвольно и могут сохраняться в течение длительного времени. Когда биоматериалы ЕСМ добавляются к язве в несколько слоев, рана начинает быстро закрываться и образуется ткань хозяина. Хотя предварительные исследования кажутся многообещающими, имеется мало информации об успехе и прямых сравнениях между различными устройствами из биоматериала ЕСМ в испытаниях на людях. [1]
Аллодерма — бесклеточная дерма, полученная из кожи донорских трупов . [10] [11] используется в реконструктивной и стоматологической хирургии. При десневых трансплантатах бесклеточная дерма является альтернативой ткани, отрезанной от неба ротовой полости пациента. [12] Его также использовали для лечения грыж живота . [13] и для восстановления резецированных носовых раковин при лечении синдрома пустого носа . [14] Аллодерма и другие бесклеточные дермальные матриксы регулярно используются при реконструкции груди с помощью имплантатов после мастэктомии для улучшения покрытия мягких тканей и, таким образом, снижения риска видимой ряби, сжатия капсулы, неправильного положения имплантата, опускания и обнажения имплантата. [15]
FDA не одобрило какие-либо продукты с бесклеточным дермальным матриксом для использования при реконструкции груди с помощью имплантатов после операции по удалению опухоли молочной железы, поскольку опубликованная литература предполагает, что некоторые продукты могут иметь высокий профиль риска. [16]
Примеры
[ редактировать ]- Человеческая дерма [17]
- Подслизистая оболочка тонкой кишки
- бычья дерма [18]
- Свиная дерма [19]
- Деминерализованный костный матрикс человека [20]
- Конский перикард [21]
- Бычий перикард [22]
- Хитиновый панцирь [23]
- твердая мозговая оболочка [24]
- Аллодерма [25]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Корнуэлл, К.Г., Ландсман, А., Джеймс, К.С. Биоматериалы внеклеточного матрикса для восстановления мягких тканей. Clin Podiatr Med Surg 26 (2009) 507–523 (оригинальная статья)
- ^ «Бадылак С. «Реакция хозяина на биоматериалы» » . Архивировано из оригинала 19 марта 2019 г. Проверено 19 апреля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Вольф М.Т. и др. «Гидрогель, полученный из децеллюляризованного дермального внеклеточного матрикса» [1]
- ^ Jump up to: а б Сокинс М.Дж. и др. «Гидрогели, полученные из деминерализованного и децеллюляризованного костного внеклеточного матрикса» [2]
- ^ Баркер Т.Х. «Роль белков ЕСМ и белковых фрагментов в управлении поведением клеток в регенеративной медицине» [3]
- ^ Фолк, Денвер М.; Джонсон, Скотт А.; Чжан, Ли; Бадилак, Стивен Ф. (август 2014 г.). «Роль внеклеточного матрикса в инженерии всего органа» . Журнал клеточной физиологии . 229 (8). Вили-Лисс : 984–989. дои : 10.1002/jcp.24532 . ISSN 0021-9541 . ПМИД 24347365 . Архивировано из оригинала 02 августа 2022 г. Проверено 29 марта 2024 г.
- ^ Фолк Д.М. и др. «Гидрогелевое покрытие ECM смягчает хроническую воспалительную реакцию на полипропиленовую сетку». [4]
- ^ [Graft Jacket [5] Архивировано 9 марта 2016 г. в Wayback Machine.
- ^ Тей Биологические науки
- ^ Наоми Фрейндлих для New York Times. 16 марта 2003 г. Весь я
- ^ Керри Хоули для LA Times. 6 марта 2007 г. Большой бизнес на кузовных деталях
- ^ Хирш А., Гольдштейн М., Гультчин Дж., Боян Б.Д., Шварц З. (2005). «Двухлетнее наблюдение за покрытием корня с использованием субпедикулярных бесклеточных аллотрансплантатов дермального матрикса и субэпителиальных аутотрансплантатов соединительной ткани». Журнал пародонтологии . 76 (8): 1323–8. дои : 10.1902/jop.2005.76.8.1323 . ПМИД 16101365 .
- ^ Мисра, С.; Радж, ПК; Тарр, С.М.; Трит, RC (01.06.2008). «Результаты применения АллоДерма при пластике грыж живота». Грыжа . 12 (3): 247–250. дои : 10.1007/s10029-007-0319-z . ISSN 1265-4906 . ПМИД 18209948 . S2CID 9919259 .
- ^ Леонг, Южная Каролина (июль 2015 г.). «Клиническая эффективность хирургических вмешательств при синдроме пустого носа: систематический обзор». Ларингоскоп . 125 (7): 1557–62. дои : 10.1002/lary.25170 . ПМИД 25647010 . S2CID 206202553 .
- ^ Хинчклифф К.М., Орбай Х., Буссе Б.К., Чарвет Х., Каур М., Сахар DE. Сравнение двух трупных бесклеточных дермальных матриц для немедленной реконструкции груди: проспективное рандомизированное исследование. J Plast Reconstr Aesthet Surg. Май 2017 г.;70(5):568-576. дои: 10.1016/j.bjps.2017.02.024. Epub, 6 марта 2017 г. PMID 28341592.
- ^ «Продукты с бесклеточным дермальным матриксом (ADM), используемые при реконструкции груди с помощью имплантатов, различаются по уровню осложнений: сообщение FDA по безопасности» . FDA . Проверено 3 января 2023 г.
- ^ Аллодерма, производство Lifecell
- ^ SurgiMend и PriMatrix, производства TEI Biosciences Inc.. Архивировано 10 июля 2016 г. в Wayback Machine.
- ^ FDA 510k, Пермакол
- ^ Графтон, производство Osteotech Inc. FDA 510K, Графтон
- ^ FDA 510k, Ортадапт
- ^ FDA 510k, Гибкая периферия
- ^ Джаякумар, Р; Ченнажи, КП; Шринивасан, С; Наир, СВ; Фуруике, Т; Тамура, Х (2011). «Хитиновые каркасы в тканевой инженерии» . Int J Mol Sci . 12 (3): 1876–87. дои : 10.3390/ijms12031876 . ПМК 3111639 . ПМИД 21673928 .
- ^ Тканевая инженерия: от клеточной биологии до искусственных органов, стр. 163
- ^ Ранганатан, Кавита; Сантоса, Кэтрин Б.; Лайонс, Дэниел А.; Манд, Симанджит; Синь, Минцян; Кидвелл, Келли; Браун, Дэвид Л.; Уилкинс, Эдвин Г.; Момох, Адейиза О. (01 октября 2015 г.). «Использование бесклеточного дермального матрикса при постмастэктомической реконструкции груди: все ли бесклеточные дермальные матриксы созданы равными?». Пластическая и реконструктивная хирургия . 136 (4): 647–653. дои : 10.1097/PRS.0000000000001569 . ISSN 1529-4242 . ПМИД 26397242 . S2CID 4769316 .