Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах
Исследовали особенности поведения стромальных клеток при культивировании на микроволокнах углеродного материала. Показано, что при использовании углеродного материала со сравнительно большим радиусом волокон не было выявлено каких-либо значительных изменений в метаболической активности стромальных к...
Збережено в:
Дата: | 2008 |
---|---|
Автори: | , , , |
Формат: | Стаття |
Мова: | Russian |
Опубліковано: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2008
|
Назва видання: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
Теми: | |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69075 |
Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Цитувати: | Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах / Ю.А. Петренко, И.В. Гурин, А.Ю. Петренко, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 493-495. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-69075 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-690752014-10-05T03:02:08Z Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах Петренко, Ю.А. Гурин, И.В. Петренко, А.Ю. Сандомирский, Б.П. Секция «Современные проблемы выделения, культивирования, дифференциации и криоконсервирования стволовых клеток. Клеточная и тканевая терапия» Исследовали особенности поведения стромальных клеток при культивировании на микроволокнах углеродного материала. Показано, что при использовании углеродного материала со сравнительно большим радиусом волокон не было выявлено каких-либо значительных изменений в метаболической активности стромальных клеток при совместном культивировании. Клетки прикреплялись и распластывались на поверхностях углеродных нитей, были способны пролиферировать, заполнять пространства среди нитей и в дальнейшем формировать моно- и многослойные пласты. Таким образом, микроволокна углерода являются перспективным материалом для создания биоинженерных конструкций соединительной ткани. Вивчали особливості поведінки стромальних клітин при культивуванні на мікроволокнах вуглецевого матеріалу. Показано, що при використанні вуглецевого матеріалу з порівняно великим радіусом волокон не було отримано значних змін у метаболічній активності стромальних клітин при сумісному культивуванні. Клітини прикріплювались і розпластувались на поверхні вуглецевих ниток, були здатні проліферувати, заповнювати простір між нитками і в подальшому формувати моно- і багатошарові пласти. Таким чином, мікроволокна вуглецю є перспективним матеріалом для створення біоінженерних конструкцій сполучної тканини. There were investigated the stromal cell properties during culturing on carbon microfibers. It has been shown during application of carbon material with comparatively bigger radius of fibers any significant changes in metabolic activity of stromal cells at a combined culturing were not found out. The cells attached and spread on the surfaces of carbon fibers, enabled the proliferation, filling volumes among fibers and hereafter the formation of mono- and multiple layers. So, the carbon micrifibers are perspective material for development of bioengineered constructs of conjunctive tissue. Работа выполнена при поддержке гранта УНТЦ № 4913. 2008 Article Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах / Ю.А. Петренко, И.В. Гурин, А.Ю. Петренко, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 493-495. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0233-7673 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69075 615.361.018.46.085.23.014.41:677.463 ru Проблемы криобиологии и криомедицины Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
topic |
Секция «Современные проблемы выделения, культивирования, дифференциации и криоконсервирования стволовых клеток. Клеточная и тканевая терапия» Секция «Современные проблемы выделения, культивирования, дифференциации и криоконсервирования стволовых клеток. Клеточная и тканевая терапия» |
spellingShingle |
Секция «Современные проблемы выделения, культивирования, дифференциации и криоконсервирования стволовых клеток. Клеточная и тканевая терапия» Секция «Современные проблемы выделения, культивирования, дифференциации и криоконсервирования стволовых клеток. Клеточная и тканевая терапия» Петренко, Ю.А. Гурин, И.В. Петренко, А.Ю. Сандомирский, Б.П. Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах Проблемы криобиологии и криомедицины |
description |
Исследовали особенности поведения стромальных клеток при культивировании на микроволокнах углеродного материала. Показано, что при использовании углеродного материала со сравнительно большим радиусом волокон не было выявлено каких-либо значительных изменений в метаболической активности стромальных клеток при совместном культивировании. Клетки прикреплялись и распластывались на поверхностях углеродных нитей, были способны пролиферировать, заполнять пространства среди нитей и в дальнейшем формировать моно- и многослойные пласты. Таким образом, микроволокна углерода являются перспективным материалом для создания биоинженерных конструкций соединительной ткани. |
format |
Article |
author |
Петренко, Ю.А. Гурин, И.В. Петренко, А.Ю. Сандомирский, Б.П. |
author_facet |
Петренко, Ю.А. Гурин, И.В. Петренко, А.Ю. Сандомирский, Б.П. |
author_sort |
Петренко, Ю.А. |
title |
Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах |
title_short |
Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах |
title_full |
Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах |
title_fullStr |
Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах |
title_full_unstemmed |
Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах |
title_sort |
культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах |
publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
publishDate |
2008 |
topic_facet |
Секция «Современные проблемы выделения, культивирования, дифференциации и криоконсервирования стволовых клеток. Клеточная и тканевая терапия» |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69075 |
citation_txt |
Культивирование криоконсервированных стромальных клеток на углеродных микроволокнах / Ю.А. Петренко, И.В. Гурин, А.Ю. Петренко, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 493-495. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
series |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
work_keys_str_mv |
AT petrenkoûa kulʹtivirovaniekriokonservirovannyhstromalʹnyhkletoknauglerodnyhmikrovoloknah AT guriniv kulʹtivirovaniekriokonservirovannyhstromalʹnyhkletoknauglerodnyhmikrovoloknah AT petrenkoaû kulʹtivirovaniekriokonservirovannyhstromalʹnyhkletoknauglerodnyhmikrovoloknah AT sandomirskijbp kulʹtivirovaniekriokonservirovannyhstromalʹnyhkletoknauglerodnyhmikrovoloknah |
first_indexed |
2025-07-05T18:48:23Z |
last_indexed |
2025-07-05T18:48:23Z |
_version_ |
1836833889372340224 |
fulltext |
493 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №4
УДК 615.361.018.46.085.23.014.41:677.463
Ю.А. ПЕТРЕНКО1*, И.В. ГУРИН2, А.Ю. ПЕТРЕНКО1, Б.П. САНДОМИРСКИЙ1
Культивирование криоконсервированных стромальных
клеток на углеродных микроволокнах
UDC 615.361.018.46.085.23.014.41:677.463
YU.A. PETRENKO1*, I.V. GURIN2, A.YU. PETRENKO1, B.P. SANDOMIRSKY1
Culturing of Cryopreserved Stromal Cells
on Carbon Microfibers
Исследовали особенности поведения стромальных клеток при культивировании на микроволокнах углеродного материала.
Показано, что при использовании углеродного материала со сравнительно большим радиусом волокон не было выявлено
каких-либо значительных изменений в метаболической активности стромальных клеток при совместном культивировании.
Клетки прикреплялись и распластывались на поверхностях углеродных нитей, были способны пролиферировать, заполнять
пространства среди нитей и в дальнейшем формировать моно- и многослойные пласты. Таким образом, микроволокна углерода
являются перспективным материалом для создания биоинженерных конструкций соединительной ткани.
Ключевые слова: стромальные клетки, углеродные микроволокна, культивирование in vitro, биоинженерные конструкции.
Вивчали особливості поведінки стромальних клітин при культивуванні на мікроволокнах вуглецевого матеріалу. Показано,
що при використанні вуглецевого матеріалу з порівняно великим радіусом волокон не було отримано значних змін у метаболічній
активності стромальних клітин при сумісному культивуванні. Клітини прикріплювались і розпластувались на поверхні
вуглецевих ниток, були здатні проліферувати, заповнювати простір між нитками і в подальшому формувати моно- і багатошарові
пласти. Таким чином, мікроволокна вуглецю є перспективним матеріалом для створення біоінженерних конструкцій сполучної
тканини.
Ключові слова: стромальні клітини, вуглецеві мікроволокна, культивування in vitro, біоінженерні конструкції.
There were investigated the stromal cell properties during culturing on carbon microfibers. It has been shown during application of
carbon material with comparatively bigger radius of fibers any significant changes in metabolic activity of stromal cells at a combined
culturing were not found out. The cells attached and spread on the surfaces of carbon fibers, enabled the proliferation, filling volumes
among fibers and hereafter the formation of mono- and multiple layers. So, the carbon micrifibers are perspective material for
development of bioengineered constructs of conjunctive tissue.
Key-words: stromal cells, carbon microfibers, culturing in vitro, bioengineered constructs.
Тканевая инженерия объединяет области кле-
точной биологии, инженерии, материаловедения и
хирургии для создания in vitro биоинженерных
конструкций, состоящих из живых клеток и различ-
ных матриц, созданных из материалов органи-
ческой и неорганической природы. Биоинженерные
конструкции, способные выполнять заданные
функции, могут быть использованы для восстанов-
ления поврежденных тканей. Считается, что носи-
тель для тканевой инженерии должен быть неток-
сичным, обеспечивать хорошую адгезию клеток,
их пролиферацию, дифференцировку, а также
секрецию внеклеточного вещества [1]. Кроме того,
иметь большую площадь поверхностей относи-
тельно своего объема. Данными свойствами обла-
дают волокна (fibres), изготовленные из различных
материалов.
Цель работы – исследовать особенности пове-
дения стромальных клеток (СК) при культивиро-
вании на микроволокнах углеродного материала.
Материалы и методы
В работе использовали СК 4–6 пассажей, пред-
варительно криоконсервированных по 2-этапной
программе (со скоростью 1°С/мин до −80°С, после
чего погружали в жидкий азот при –196°С) под за-
щитой 10% ДМСО. Суспензию клеток хранили в
низкотемпературном банке 1–2 года. Клетки раз-
мораживали на водяной бане при 37°С, отмывали
от криопротектора холодной средой 199, после чего
центрифугировали при 150 g в течение 10 мин.
Осадки ресуспендировали в среде Dulbecco’s modi-
fied Eagles medium (DMEM), содержащей 15% эмб-
риональной сыворотки (ЭС) крупного рогатого ско-
* Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию:
ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38
(057) 706-74-35, факс: +38 (057) 373-30-84, электронная почта:
cryo@online.kharkov.ua
1Институт проблем криобиологии и криомедицины
НАН Украины, г. Харьков
2Национальный научный центр “Харьковский физико-
технический институт” НАН Украины
1Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
2National Sciences Centre Kharkov Institute of Physics and Tech-
nology of National Academy of Sciences of Ukraine
* To whom correspondence should be addressed: 23,
Pereyaslavskaya str., Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 372
7435, fax: +380 57 373 3084, e-mail:cryo@online.kharkov.ua
494 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №4
та, 50 ед/мл пенициллина, 50 мг/мл стрептомицина
и 2 мМ/мл L-глутамина. Клетки культивировали
при 37°С, 5% СО2 в воздухе и 95% влажности. За-
мену среды проводили через 48 ч культивирования
и далее каждые 3–4 дня. После образования 70%
монослойного роста клетки снимали с культураль-
ного пластика смесью растворов трипсина и версе-
на (1:4) и рассеивали с коэффициентом 1:3.
В работе использовали волокна вискозной угле-
родной ткани “Урал-Т22” (Светлогорское ПО
“Химволокно”, Беларусь), предварительно обрабо-
танные при 2200–2500°С. Перед использованием
вискозную углеродную ткань дополнительно рас-
пускали до получения микроволокон (с диаметром
~5 мкм) углерода (МВУ) и стерилизовали при
160°С в течение 90 мин.
Стромальные клетки 4-го пассажа разводили
средой культивирования до получения концент-
рации 5×105 клеток/мл, после чего помещали по
0,5 мл в лунки 24-луночного планшета, в которых
находились МВУ. Клетки в присутствии МВУ
культивировали в течение 10 недель при 37°С, 5%
СО2
в воздухе и 95% влажности. Замену среды
производили каждые 3–4 суток.
При определении метаболической активности
СК, культивированных в присутствии МВУ, исполь-
зовали окислительно-восстановительный индика-
тор Alamar Blue (АВ, Serotec). В лунки с исследуе-
мыми образцами помещали среду культивирова-
ния, дополненную 10% АВ и инкубировали в
течение 2 ч при 37°С. Уровень восстановления АВ
определяли на планшетном флуориметре Tecan
GENios (Австралия) при волне возбуждения 550 нм
и эмиссии 590 нм. Данные представляли как
разность опытной и холостой пробы (без клеток) и
выражали в условных единицах флуоресценции.
После 10 недель культивирования стромальные
клетки, культивированные на МВУ, фиксировали
4% нейтральным забуференным формалином.
Образцы обезвоживали спиртами восходящих
концентраций, заключали в парафин и готовили
срезы толщиной 8–12 мкм. Полученные гистоло-
гические срезы окрашивали азур-эозином или
гематоксилин-эозином для получения обзорных
препаратов или альциановым синим для выявления
мукополиса-харидов.
Результаты и обсуждение
Необходимо было определить токсичность
МВУ по отношению к стромальным клеткам. Для
этого клетки инкубировали в присутствии волокон
углеродного материала. В течение 7 суток куль-
тивирования жизнеспособность и морфология кле-
ток не изменялись. Для определения метаболичес-
кой и пролиферативной активности СК при наличии
или отсутствии МВУ использовали индикатор
Alamar Blue (AB). Данный индикатор интегрально
отражает активность окислительно-восстанови-
тельных ферментов в клетках и применяется ря-
дом авторов для определения метаболической и
пролиферативной активности различных типов
клеток [2, 3]. Было установлено, что при культиви-
ровании СК в присутствии углеродных материалов
в течение 4 и 7 суток не наблюдалось угнетения
метаболической и пролиферативной активности
клеток, оцененных по восстановлению АВ. Форми-
рование монослоя стромальными клетками проис-
ходило идентично тому, как это было в контроле
(при отсутствии МВУ). На основании этого можно
сделать предположение о биоинертности углерод-
ного материала. При культивировании СК в присут-
ствии МВУ уже на 1-е сутки после посева наблю-
далась адгезия единичных клеток к нитям МВУ.
В течение 1-й недели культивирования была отме-
чена миграция клеток на контактирующие с моно-
слоем МВУ. Последующее заселение этих волокон
происходило как за счет миграции, так и пролифера-
ции клеток на углеродном субстрате.
На протяжении 2-й недели культивирования
клетки продолжали заселять углеродные нити, фор-
мируя однослойные мембраны и тяжи между от-
дельными волокнами. К концу 4-й недели культиви-
рования наблюдалось активное заселение волокон
пролиферирующими СК человека: клетки заполня-
ли пространства и промежутки между поддержи-
вающими углеродными нитями. В дальнейшем СК
образовывали плоский пласт, толщина которого
зависела от расположения нитей. В процессе куль-
тивирования удавалось получать двумерные струк-
туры, состоящие из углеродных нитей, заклю-
ченных в плотно упакованные ряды клеток.
Были проведены эксперименты, в которых из
2-мерных структур, содержащих СК и МВУ, фор-
мировали полые цилиндры. Пленки клеток с заклю-
ченными в них МВУ оказались пластичными и
были способны сохранять сформированную архи-
тектонику. По истечении 6 недель культивирования
клетки, растущие на углеродных нитях, фикси-
ровали нейтральным 4%-м формалином и заклю-
чали в парафин. Результаты гистологических ис-
следований показали, что клетки полностью запол-
няли стенки полых цилиндров и продуцировали вне-
клеточный матрикс, состоящий из волокнистой
стромы и основного вещества, представленного му-
кополисахаридами, что подтверждало позитивное
окрашивание альциановым синим.
Таким образом, углеродные волокна обладают
биосовместимостью с СК, а также высокими адге-
зивными свойствами. В работе [1] при исследо-
вании влияния природы и свойств различных
495 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №4
гидрофильных и гидрофобных волокон на адгезию
мышиных фибробластов линии L929 было показа-
но, что углеродные волокна имеют наиболее адге-
зивную поверхность. Кроме того, уменьшение диа-
метра волокон до наноразмеров, а следовательно
увеличение площади поверхностей, позволяет
повысить адгезию клеток [4]. В работе [5] было
показано, что углеродные нановолокна радиусом
до 20 нм (Single-wall carbon nanotubes) обладали
большей цитотоксичностью по сравнению с волок-
нами радиусом 500 нм.
Выводы
При использовании углеродного материала со
сравнительно большим радиусом волокон не было
выявлено каких-либо значительных изменений в
метаболической активности стромальных клеток.
Клетки прикреплялись и распластывались на
поверхностях углеродных нитей, были способны
пролиферировать, заполнять пространства среди
нитей и в дальнейшем формировать моно- и много-
слойные пласты. Кроме того, культивирование
стромальных клеток на углеродных волокнах в
трехмерных условиях приводило к продукции
экстрацеллюлярного матрикса стромальными
клетками, что необходимо для формирования
Литература
Edwards S.L., Mitchell W., Matthews J.B. et al. Design of
nonwoven scaffold structures for tissue engineering of the
anterior cruciate ligament // AUTEX Research Journal. –
2004.– Vol. 4, N2.– Р. 86–94.
Gloeckner H., Jonuleit T., Lemke H.D. Monitoring of cell
viability and cell growth in a hollow-fiber bioreactor by use of
the dye Alamar Blue // J. Immunol. Methods. – 2001.– Vol. 252,
N1–2.– P. 131–138.
Petrenko Yu.A., Gorokhova N.A., Tkachova E.N., Petrenko A.Yu.
The reduction of Alamar Blue by peripheral blood lymphocytes
and isolated mitochondria // Укр. біохім. журн.– 2005.– Т. 77,
N5.– Р. 100–105.
Price R. L., Haberstroh K.M., Webster T.J. Enhanced func-
tions of osteoblasts on nanostructured surfaces of carbon
and alumina // Med. Biol. Eng. Comput.– 2003.– Vol. 41, N3.–
P. 372–375.
Tian F., Cui D., Schwarz H. et al. Cytotoxicity of single-wall
carbon nanotubes on human fibroblasts // Toxicol. In Vitro.–
2006.– Vol. 20, N7.– P. 1202–1212.
Поступила 10.07.2008
1.
2.
3.
4.
5.
тканеподобного микроокружения. Таким образом,
МВУ являются перспективным материалом для
создания биоинженерных конструкций соеди-
нительной ткани.
Работа выполнена при поддержке гранта УНТЦ
№ 4913.
|