Анисимов Сергей Игоревич, научный директор, профессор кафедры глазных болезней
123007, г. Москва, ул. Полины Осипенко, д. 10/1
127473, г. Москва, ул. Делегатская, д. 20/1
Sergey I. Anisimov, Dr. Sci. (Med.), Scientific Director, Professor of the Department of Eye Diseases
10/1, Polini Osipenko Str., Moscow, 123007
20/1, Delegatskaya Str., Moscow, 127473
Попов Илья Андреевич, кандидат медицинских наук, врач-офтальмолог
123007, г. Москва, ул. Полины Осипенко, д. 10/1
Ilya A. Popov, Cand. Sci. (Med.), Ophthalmologist
10/1, Polini Osipenko Str., Moscow, 123007
Горшкова Юлия Евгеньевна, сотрудник
141980, г. Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, д. 6
420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 16а
Yulia E. Gorshkova, Employee
6, Joliot-Curie Str., Dubna, Moscow region, 141980
16а, Kremlyovskaya Str., Kazan, 420008
Виноградов Илья Игоревич, сотрудник
141980, г. Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, д. 6
Ilya I. Vinogradov, Employee
6, Joliot-Curie Str., Dubna, Moscow region, 141980
Нечаев Александр Николаевич, сотрудник
141980, г. Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, д. 6
Alexander N. Nechaev, Employee
6, Joliot-Curie Str., Dubna, Moscow region, 141980
Анисимова Наталья Сергеевна, главный врач, ассистент кафедры глазных болезней
123007, г. Москва, ул. Полины Осипенко, д. 10/1
127473, г. Москва, ул. Делегатская, д. 20/1
Natalia S. Anisimova, Cand. Sci. (Med.), Chief Physician, Assistant at the Department of Eye Diseases
10/1, Polini Osipenko Str., Moscow, 123007
20/1, Delegatskaya Str., Moscow, 127473
Позябин Сергей Владимирович, ректор
109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, д. 23
Sergey V. Pozyabin, Rector
23, Akademika Skryabina Str., Moscow, 109472
Орлова Мария Николаевна, аспирант
109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, д. 23
Maria N. Orlova, Postgraduate student
23, Akademika Skryabina Str., Moscow, 109472
Шилкин Алексей Германович, доцент
109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, д. 23
Alexey G. Shilkin, Associate Professor
23, Akademika Skryabina Str., Moscow, 109472
Кросслинкинг коллагена – образование поперечных сшивок между полипептидными цепями – снижает способность последнего к гидратации. Это свойство является универсальным для любого варианта кросслинкинга (химического, физического, физико-химического) и для любой формы коллагена (желатин, фибриллярный коллаген). Дегидротермический кросслинкинг (ДТК) – это образование поперечных сшивок в биоматериалах при их нагревании под вакуумом. Несмотря на то что методы ДТК широко распространены в тканевой инженерии, его влияние на свойства стромы роговицы практически не изуче ны. Описано применение ДТК при температурах вплоть до 200 °C. Для стромы роговицы температурные пределы ДТК-обработки, допускающие ее трансплантацию, неизвестны.
Цель: оценить влияние дегидротермического кросслинкинга стромальных роговичных трансплантатов на основе материала «Корнеопласт» при температурах 60, 100, 140, 180 и 220 °C на их физические, структурные и биологические свойства.
Материалы и методы. Из глаза свиньи (<12 ч после смерти) иссекали корнеосклеральный диск, из которого удаляли эпителий и десцеметову мембрану, высушивали и высекали 10 мм центральный роговичный графт. Материал известен под коммерческим названием «Корнеопласт» (далее – графт), производится компанией «Трансконтакт» (Москва). Сухие графты (n = 36) были разделены на 6 групп по 6 образцов: в пяти группах их выдерживали в вакууме в течение 3 суток при 60, 100, 140, 180, 220 °C соответственно; 6-я группа – необработанный контроль. Структуру оценивали по данным малоуглового рентгеновского рассеяния и атомно-силовой микроскопии. Для других исследований графты погружали в фосфатно-солевой буфер на 24 часа. Оценивали следующие параметры: внешний вид, качество изображения с расстояния 5 м, светопропускание, влагосодержание, центральную толщину, нагрузку разрыва швом. Тест на эпителизацию проводили ex vivo в органной культуре свежей роговицы свиньи при культивировании в течение 3 суток. Способность к интеграции оценивали в эксперименте in vivo.
Результаты. Режим 220 °C вызывал обугливающее разрушение материала. Графты после 180 °C стали значительно слабее, чем нейлоновая нить 9-0. В диапазоне 60–140 °C нагрузка разрыва швом значительно снизилась с 913 (контроль) до 137 г (140 °C). Дегидротермическая обработка увеличила светопропускание графтов с 30 (контроль) до 75 % (140 °C), толщина в центре уменьшилась с 3000 (контроль) до 320 мкм (140 °C), влагосодержание упало с 94 (контроль) до 44 % (140 °C). Субъективное качество изображения графтов после обработки при 60, 100 и 140 °C повышалось, и графты позволяли различать оптотипы 0,3, 1,0 и 1,0 децимальной таблицы для проверки зрения соответственно. В органной культуре контрольные графты и графты после обработки при 60 и 100 °C были покрыты клетками эпителия. Поверхность образцов после 140-градусной обработки оставалась гладкой, без клеток. При температуре обработки графтов выше 100 °C терялась их способность к интеграции с тканями реципиента.
Заключение. Определены пределы ДТК-обработки. Изменение температурного режима ДТК позволяет управлять основными свойствами «Корнеопласта» в широком диапазоне для достижения возможности применять его в качестве кератопластического материала.
Collagen crosslinking – the formation of cross-links between polypeptide chains – reduces the latter’s ability to hydrate. This property is universal for any variant of crosslinking (chemical, physical, physico-chemical) and for any form of collagen (gelatin, fibrillar collagen). Dehydrothermal crosslinking (DTC) is the formation of cross-links in biomaterials when they are heated under vacuum. Despite the fact that DTC methods are widespread in tissue engineering, its effect on the properties of the corneal stroma has not been practically studied. The use of DTK at temperatures up to 200 °C is described. For corneal stroma, the temperature limits of DTC treatment that allow its transplantation are unknown.
Purpose: to evaluate the effect of dehydrothermal (DHT) cross-linking of stromal corneal grafts based on the “Corneoplast” material at temperatures of 60, 100, 140, 180 and 220 °C on their principal applicability in keratoplasty.
Materials and methods. A corneoscleral disc was excised from a porcine eye (<12 h post-mortem) with epithelium and Descemet’s membrane removed, dried, and a 10 mm central corneal graft was cut out. Dry grafts (n = 36) were divided into 6 groups of 6 samples: in five groups they were kept under vacuum for 3 days at 60, 100, 140, 180, 220 °C; group 6 – untreated control; the structure was evaluated according to small-angle X-ray scattering and atomic force microscopy; for other studies, the grafts were immersed in a phosphate-salt buffer for 24 hours. Parameters evaluated: gross appearance, image quality from 5 m, light transmission, water content, central thickness, suture retention load. A test for epithelialization was performed ex vivo after 3 days in fresh porcine cornea organ culture.
Results. The 220 °C mode caused charring destruction of the material. The grafts after 180 °C became significantly weaker than the 9-0 nylon thread. In the range of 60–140 °C suture retention load significantly lowered from 913 (control) down to 137 g (140 °C). Grafts increased their light transmission from 30 (control) up to 75% (140 °C); the central thickness went from 3000 (control) down to 320 um (140 °C), water content decreased from 94 (control) down to 44% (140 °C). Subjective image quality of the grafts after treatment at 60, 100, and 140 °C increased and grafts allowed distinguishing optotypes 0.3, 1.0, and 1.0 decimal, respectively. In organ culture control grafts and grafts after 60 and 100 °C treatment were covered with epithelial cells. 140 °C samples showed smooth surface with no cells upon.
Conclusion. The limits of DTC processing are determined. Changing the temperature regime of DTK makes it possible to control the basic properties of “Corneoplast” in a wide range to achieve the possibility of using it as a keratoplastic material.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.