Вивчення цитотоксичності та аналіз клітиних реакцій на імплантацію поліуретансечовин з іфосфамідом

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.26641/1997-9665.2024.4.52-60

Ключові слова:

поліуретансечовини, іфосфамід, культура тканин фібробластів, імплантаційний тест, біосумісність.

Анотація

Актуальність. Потреба суспільства в сучасних імплантатах і виробах тканинної інженерії неухильно зростає у зв'язку зі збільшенням кількості оперативних втручань, викликаних різноманітними захворюваннями, травмами та віковими змінами. Широкого застосування в медичній практиці набуває все більша кількість матеріалів на основі синтетичних полімерів, що призначені для імплантації в тканини живого організму. Метою даної роботи було вивчення цитотоксичності та аналіз клітинних реакцій на імплантацію поліуретансечовин з іммобілізованим іфосфамідом, синтезованих з використанням як подовжувачів макроланцюга 4,4’-діамінодифенилметану та 3,6-діоксиоктан-1,8-діаміну методом тканинної культури фібробластів та за допомогою імплантаційного тесту. Результати. Методом тканинної культури клітин фібробластів показано, що динаміка і характер росту клітинних елементів при культивуванні в дослідних флаконах з композиційними матеріалами на основі поліуретансечовин, в тому числі з іфосфамідом, суттєво не відрізнялися від контрольних культур, що дозволяє зробити висновок про відсутність цитоксичного впливу екстрактів з досліджуваних матеріалів на клітини, що культивувались. Встановлено, що імплантація дослідних зразків поліуретансечовин в організм експериментальних тварин приводила до розвитку клітинних реакцій типових для асептичного запалення, без ознак гострих запальних та інших реактивних процесів. Проведені гістологічні дослідження показали, що досліджені зразки є біосумісними з тканинами експериментальних тварин. Імплантація полімерних зразків з іфосфамідом призводила до розвитку інтенсивних клітинних реакцій в зоні розміщення імплантатів. Вміст іфосфаміду в полімерній матриці, ймовірно, впливав на проліферацію клітинних елементів в зоні розміщення імплантату, в результаті чого відбувалося інгібування регенераторних процесів на ранніх термінах дослідження. Висновок. За результатами проведених досліджень показано, що розроблені композиційні матеріали на основі поліуретансечовин з іфосфамідом не мають вираженої цитотоксичної дії, є біосумісними та перспективними матеріалами для використання в медичній практиці при протипухлинній терапії.

Посилання

Farag MM. Recent trends on biomaterials for tissue regeneration applications: review. Journal of Materials Science. 2023;58:527-558. https://doi.org/10.1007/s10853-022-08102-x

Kovylin RS, Aleynik DY, Fedushkin IL. Modern Porous Polymer Implants: Synthesis, Properties, and Application. Polymer Science, Series C. 2021;63:29-46. https://doi.org/10.1134/S1811238221010033

Al-Shalawi FD, Mohamed Ariff AH, Jung D-W, Mohd Ariffin MKA, Seng Kim CL, Brabazon D, Al-Osaimi MO. Biomaterials as Implants in the Orthopedic Field for Regenerative Medicine: Metal versus Synthetic Polymers. Polymers. 2023;15:2601. https://doi.org/10.3390/polym15122601

Domingues Goncalves A, Balestri W, Reinwald Y. Biomedical Implants for Regenerative Therapies. Biomaterials. 2020. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.91295

Ulery BD, Nair LS, Laurencin CT. Biomedical Applications of Biodegradable Polymers. J Polym Sci B Polym Phys. 2011;49(12):832-864. https://doi.org/10.1002/polb.22259

Ornaghi HL Jr, Monticeli FM, Agnol LD. A Review on Polymers for Biomedical Applications on Hard and Soft Tissues and Prosthetic Limbs. Polymers. 2023;15(19):4034. https://doi.org/10.3390/polym15194034

Cui M, Chai Z, Lu Y, Zhu J, Chen J. Developments of polyurethane in biomedical applications: A review. Resources Chemicals and Materials. 2023;2(4):262-276. https://doi.org/10.1016/j.recm.2023.07.004

Stewart SA, Domínguez-Robles J, Donnelly RF, Larrañeta E. Implantable Polymeric Drug Delivery Devices: Classification, Manufacture, Materials, and Clinical Applications. Polymers. 2018;10(12):1379. https://doi.org/10.3390/polym10121379

Teo AJT, Mishra A, Park I, Kim Y-J, Park W-T, Yoon Y-J. Polymeric Biomaterials for Medical Implants & Devices. ACS Biomaterials Science & Engineering. 2016;2(4):454-472. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.5b00429

Avula MN, Rao AN, McGill LD, Grainger DW, Solzbacher F. Foreign body response to subcutaneous biomaterial implants in a mast cell-deficient Kitw-sh murine model. Acta Biomaterialia. 2014;10(5):1856-1863. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.12.056

Anderson JM. Biological responses to materials. Annual Review of Materials Research. 2001;31(1):81-110.

Galatenko NA, Rozhnova RA. [Biologically Active Polymeric Materials for Medicine]. Kyiv: Naukova Dumka; 2013. 210 p. Russian.

Wang Y, Sun L, Mei Z, Zhang F, He M, Fletcher C, Wang F, Yang J, Bi D, Jiang Y, Liu P. 3D printed biodegradable implants as an individualized drug delivery system for local chemotherapy of osteosarcoma. Materials & Design. 2020;186:108336. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108336

Gladyr I, Kozlova G, Narazhayko L, Galatenko N. [Development and research of polymeric composite materials of medical purpose with ifosfamide on the basis of polyurethanes with isocyanurate fragments]. Polymer Journal. 2020;42(2):125-135. Ukrainian. https://doi.org/10.15407/polymerj.42.02.125

Prymushko SO, Galatenko NА, Rozhnova RA, Kozlova GA, Gladyr II, Danko NO. Synthesis and research of polyurethane urea with 2-(2-aminoethoxy)ethan-1-amine and 3-{2-[2-(3-aminopropoxy)ethoxy]ethoxy}propane-1-amine as macrochain extenders, and compositions with ifosfamide based on them. Issues of Chemistry and Chemical Technology. 2024;(1):70-80. http:// dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2024-152-1-70-80

Zhang Y, Kawedia J, Myers A, McIntyre C, Anderson P, Kramer M. Physical and chemical stability of high-dose ifosfamide and mesna for prolonged 14-day continuous infusion. Journal of Oncology Pharmacy Practice. 2013;20(1):51-57. https://doi.org/10.1177/1078155213478284

Prymushko SO, Galatenko NA, Rozhnova RA, Kozlova GA, Gladyr II. Synthesis and investigation of new polyurethaneureas containing 3,6-dioxyoctane-1,8-diamine as a macrochain extender. Polymer Journal. 2022;44(3):231. https://doi.org/10.15407/polymerj.44.03.231

Prymushko SO, Kozlova GA, Gladyr II, Galatenko NA. Development of medical composite materials with ifosfamide based on polyurethaneureas containing 3,6-dioxyoctane-1,8-diamine in their structure. In: [XXIII International Conference of Students, Postgraduates, and Young Scientists "Modern Problems of Chemistry"; 2022 May 18-20; Kyiv, Ukraine]. 2022. p. 114.

Burenko HV, Galatenko NA, Kabak KS. [Morfologicheskie i biokhimicheskie aspekti biodestruktsii polimerov]. Kyiv: Naukova Dumka; 1986. 221 p. Russian.

Lebedev EV, Konstantinov YuB, Galatenko NA, Yatsenko VP, Rozhnova RA, Maksymenko VB, authors: [Toksikologo-gіgієnіchnі ta doklіnіchnі doslіdzhennya polіmernih materіalіv і virobіv na їh osnovі medichnogo priznachennya: metod. vkazіvki]. Kyiv: Naukova dumka; 2009. 99 p. Ukrainian.

European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes. Strasbourg: Council of Europe; 1986. 53 p.

Bagrij MM, Dibrova VA, Popadynets OG, Hryshchuk MI, authors: [Metodiki morfologichnikh doslidzhen: monografiya]. Vinniczya: Nova Kniga; 2016. 328 p. Ukrainian.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-01-15

Номер

Розділ

Статті