Биодеградируемые полимеры для использования в тканевой инженерии.

Тканевая инженерия это новое, очень быстро развивающееся направление медицины и биологии. Оно связано с разработкой методов выращивания фрагментов тканей или органов, поврежденных в результате болезни или несчастного случая, из собственных клеток пациента с целью дальнейшей имплантации выращенных тканей в организм пациента. Естественно, что проблема иммунной совместимости в этой ситуации перестает быть критической. Этот подход был развит американским хирургом Ваканти в содружестве с химиком Лангером в 80-х годах прошлого века. Первые публикации появились в начале 1990-х гг.

В последнее время клеточная терапия применяется достаточно широко при лечении тяжелых заболеваний, связанных с повреждением тканей внутренних органов, включая инфаркт миокарда. Обычно пациенту вводится суспензия живых клеток соответствующей ткани, и они, самостоятельно находя свое место, способствуют быстрому заживлению поврежденной ткани. Однако такой подход не всегда эффективен, кроме того, он требует использования большого избытка клеточной культуры.

В предложенном Лангером и Ваканти подходе клеточная культура соответствующей ткани высевается на специальную пористую полимерную матрицу – скаффолд (scaffold – строительные леса англ.), изготовленную из биодеструктируемого полимера. После адсорбции на внутренней поверхности пор скаффолда клетки начинают размножаться, постепенно сливаясь в интегрированную ткань. Скаффолд же, находясь в биологической среде, постепенно дезинтегрирует. Спустя некоторое время вместо засеянного клетками пористого полимерного тела формируется фрагмент интегрированной ткани, имеющий такую же форму, как и исходный скаффолд. Причем эта ткань не является чужеродной для организма пациента.

Рисунок. . Кривая 1 – изменение массы интегрированной ткани во времени; кривая 2 – изменение массы полимерного скаффолда во времени.

На рисунке схематически изображен процесс замещения материала скаффолда живой тканью.

В настоящее время на уровень клинической реализации уже вышли работы по инженерии мышечной, костной, соединительной тканей. В стадии исследования находятся работы по созданию кожи, нервных тканей, ткани пародонта, различных тканей глазного яблока, включая создание собственного хрусталика. Естественно, что создание тканей каждого типа имеет свою специфику и требует специальных подходов.

За годы, прошедшие с появления первой публикации, появились тысячи работ, связанных с исследованиями в области тканевой инженерии.

Успешное развитие тканевой инженерии как перспективной медицинской технологии зависит от решения целого комплекса разноплановых проблем, в частности, проблемы создания подходящих полимерных матриц-скаффолдов. Основные проблемы, связанные с деградируемыми полимерами для тканевой инженерии и их взаимодействием с клеточным материалом могут быть сформулированы следующим образом:

• химическая природа полимера для изготовления скаффолда;

• типы полимерных скаффолдов, технологии их изготовления;

• влияние химических, энергетических и морфологических параметров поверхности скаффолда на поведение клеток по отношению к этой поверхности;

• взаимодействие клеток с полимерной поверхностью скаффолда и принципы модификации полимерной поверхности скаффолда для улучшения ее взаимодействия с клетками.