Материал: Polioxialkanoaty_POA__biorazrushaemye_polimery_dlya_meditsiny
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Т. Г. ВОЛОВА, В. И. СЕВАСТЬЯНОВ, Е. И. ШИШАЦКАЯ
ПОЛИОКСИАЛКАНОАТЫ (ПОА) – БИОРАЗРУШАЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ
НАУЧНЫЙ РЕДАКТОР АКАДЕМИК
В. И. ШУМАКОВ
Подготовка монографии выполнена при поддержке Министерства образования Российской Федерации и Американского фонда гражданских исследований и развития для независимых государств бывшего Советского Союза (CRDF), грант © REC-002; издание – при частичной поддержке Международного научно-технического фонда (ISTC) по проекту 2218.
Новосибирск Издательство СО РАН
2003
УДК 615.46.015 ББК 28.072.0
В 68
Волова Т. Г., Севастьянов В. И., Шишацкая Е. И. / Полиоксиалканоаты (ПОА) – биоразрушаемые полимеры для медицины. – Но-
восибирск, Издательство СО РАН, 2003. – 330 с.
ISBN 5-7692-0608-Х
Монография посвящена обобщению новейших литературных данных и результатов авторов по биотехнологии и медицинскому материаловедению полиоксиалканоатов (ПОА) – биосовместимых и биоразрушающихся материалов нового поколения, перспективных для применения в различных областях медицины. Дано общее представление о современных материалах медицинского назначения. Рассматриваются конкретные примеры применения биоматериалов в медицинских изделиях и место полиоксиалканоатов среди них. Обобщены результаты авторов, полученные в ходе исследования полиоксиалканоатов отечественного происхождения, синтезированных бактериями Ralstonia eutropha B5786, охарактеризованы физико-химические свойства полимеров и механо-физические свойства изделий медицинского назначения; представлены результаты исследований in vitro и in vivo, показавшие биологическую совместимость ПОА на уровне клеток, тканей и организма. Представлены новейшие литературные данные по биотехнологии и медицинскому материаловедению полиоксиалканоатов, включая тканевую инженерию, трансплантологию, сердечно-сосудистую хирургию, урологию, челюстно-лицевую хирургию и др.
Книга адресована медикам и фармакологам, материаловедам и биотехнологам, а также преподавателям и студентам медицинских, биологических и химических факультетов университетов.
Рецензенты :
Заведующий отделением реконструктивной хирургии для больных гемофилией
Гематологического научного центра РАМН, доктор медицинских наук, профессор Ю. Н. Андреев.
Руководитель лаборатории химии и технологии материалов для сердечно-сосудистой хирургии
Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева, доктор биологических наук, профессор С. П. Новикова.
Утверждено к печати Институтом биофизики СО РАН
©Т. Г. Волова, В. И. Севастьянов, Е. И. Шишацкая, 2003
©Институт биофизики СО РАН, 2003
ISBN 5-7692-0608-Х
Научное издание
ВОЛОВА Татьяна Григорьевна СЕВАСТЬЯНОВ Виктор Иванович ШИШАЦКАЯ Екатерина Игоревна
ПОЛИОКСИАЛКАНОАТЫ
(ПОА) –
БИОРАЗРУШАЕМЫЕ
ПОЛИМЕРЫ
ДЛЯ
МЕДИЦИНЫ
ЛР № 020909 от 01.09.99 Сдано в набор 14.07.03. Подписано в печать 11.08.03
Формат 60 84/16. Гарнитура Ариал. Уч.-изд. л. 20.6 Усл. печ. л. 21.5. Тираж 200. Заказ № 54.
Издательство СО РАН 630090, Новосибирск, Морской пр., 2
Отпечатано в типографии Института физики СО РАН 660036, Красноярск, Академгородок
Электронная версия расположена на сайте КрасГУ http://www.lan.krasu.ru/stadies/editions.asp
ПРЕДИСЛОВИЕ НАУЧНОГО РЕДАКТОРА
Несмотря на значительный прогресс в разработке искусственных органов, их клиническое применение ограничено только временным поддержанием функций жизненно важных органов. Основной надеждой хирурга при спасении жизни пациента продолжает оставаться трансплантация донорской почки, печени, сердца и других органов. Однако этот путь не является кардинальным не только из-за риска отторжения транспланта-
та, но и в связи с острой нехваткой донорских органов.
Анализ работ в области трансплантологии и искусственных органов, появившихся к концу XX – началу XXI столетия, приводит к выводу о появлении принципиально нового подхода к восстановлению функций жизненно важных органов, заключающегося в использование технологий генной, клеточной и тканевой инженерии. Достижения молекулярной и клеточной биологии открыли широкие перспективы для создания принципиально новых и эффективных биомедицинских технологий, с помощью которых становится возможным решение многих проблем восстановления поврежденных тканей и органов и лечения ряда тяжелых заболеваний человека. Успешное внедрение в практику экспериментальной биологии и медицины методов длительного культивирования клеток, в том числе клетокпредшественников специализированных тканей, создали предпосылки для разработки новых технологий заместительной клеточной и тканевой терапии и конструирования биоискусственных органов.
Проводимые в этом русле исследования можно подразделить на две группы. К первой относится разработка биоискусственных (гибридных) органов и тканей, ко второй – клонирование органов и тканей из собственных стволовых клеток пациента in vitro.
В настоящее время основной акцент новейших биомедицинских направлений все более смещается в сторону поиска технологий, ориентированных на конструирование биоискусственных органов на основе биоразрушающихся полимерных материалов с функционирующими клетками органов и тканей.
Конструирование временных биодеградируемых каркасов (матриксов) для гибридных органов представляет собой сложную задачу. Особенностями биоискусственных материалов, применяемых для создания подобных биоискусственных конструкций, являются абсолютная их биосовместимость и безвредность для орга- низма-хозяина и контролируемое время биорезорбции в организме
3
с постепенным замещением в строго заданные сроки нативными клетками и тканями поврежденного или больного органа. Ключевым моментом в этом направление является наличие адекватного материала, используемого в качестве матрицы (инкубатора) для культивирования клеток и формирования тканей in vitro для последующей имплантации конструкции.
Среди известных биодеградируемых синтетических и природных материалов (хитозаны, коллагены, полимеры и сополимеры полилактидов и полигликолактидов и др.) особое место в настоящее время занимают полиэфиры бактериального происхождения, так называемые полиоксиалканоаты.
Сферы применения полиоксиалканоатов в медицине потенциально широки и включают восстановительную хирургию и клеточную трансплантологию, изготовление медицинского инструментария и вспомогательных средств (нетканые и одноразовые изделия, шовные и перевязочные материалы), фармакологию (контролируемые системы доставки лекарственных средств) и т. д. Особо перспективным считается использование полиоксиалканоатов в качестве матриксов для биоискусственных органов.
Биомедицинские исследования полиоксиалканоатов до последних лет выполнялись исключительно за рубежом с применением биополимеров Biopol®, DegraPol/btc®, производимых известными фирмами. В России целенаправленные медико-биологические исследования полиоксиалканоатов были начаты Институтом биофизики СО РАН (Красноярск) и Институтом трансплантологии и искусственных органов МЗ РФ (Москва) в конце 90-х гг.
Монография посвящена обобщению новейших данных по различным аспектам биомедицинского материаловедения полиоксиалканоатов, включая биотехнологию их получения, физико-химические и медико-биологические свойства и применение. Значительное место в ней занимают результаты собственных исследований авторов. Выход в свет первой отечественной монографии, посвященной этому новому и чрезвычайно перспективному классу биополимеров весьма своевременен. Надеюсь, что это издание не только явится стимулом для работ, связанных с конструированием биоискусственных органов и клеточной трансплантологией, но также будет полезным для многих специалистов, имеющим отношение к исследованиям и применению материалов медицинского назначения.
академик В. И. Шумаков
4