Исследование антиоксидантного эффекта митохондриально-направленного антиоксиданта SkQ1 на модели изолированного сердца крысы

Mitochondrially targeted antioxidants based on Skulachev ions (SkQ1) are extremely attractive for neutralizing reactive oxygen species directly in the mitochondrial matrix.The aim was to examine the antioxidant and cardioprotective status of the SkQ1 mitochondrially targeted antioxidant in an isolated rat heart model of ischemia and reperfusion after cold cardioplegia.Material and methods. The effects of different concentrations of SkQ1 (1200 ng/ml, 120 ng/ml, 12 ng/ml) were explored on isolated hearts of Wistar rats (n=50) during 240-min cold cardioplegia. The levels of oxidative stress, changes in myocardial damage markers (classical and highly specific) and cardiac function (coronary flow velocity, heart rate, systolic pressure) were assessed.Results. The use of SkQ1 at 12 ng/ml resulted in a significant neutralization of oxidative stress manifestations (P<0.05). The minimum concentration of NO metabolites (nitrates and nitrites) (36.2 [30.8; 39.8] µmol/ml) was maintained at pre-ischemic level throughout the 30-minute reperfusion period, while the malonic dialdehyde concentration (49.5 [41.1; 58.9] µmol/g) was lower compared with SkQ1 use at 120 ng/ml dose. Due to the «mitigation» of oxidative stress, intracellular enzymes and highly specific markers of myocardial damage rose more slowly during reperfusion, while cardiac function recovery occurred at a higher rate and showed stability upon restoration of perfusion.Conclusion. SkQ1 at 12 ng/ml concentration showed strong antioxidant and cardioprotective properties in an ex vivo study.Митохондриально-направленные антиоксиданты на основе ионов Скулачёва (SkQ1) крайне привлекательны для нейтрализации активных форм кислорода непосредственно в матриксе митохондрий.Цель — изучить антиоксидантный и кардиопротективный эффект митохондриально-направленного антиоксиданта — SkQ1 на модели ишемии и реперфузии изолированного сердца крысы в условиях холодовой кардиоплегии.Материалы и методы. Исследование эффектов SkQ1 (1200 нг/мл, 120 нг/мл, 12 нг/мл) провели на изолированных сердцах крыс линии Wistar (n=50) в условиях 240-минутной холодовой кардиоплегии. Оценили уровень окислительного стресса, динамику маркеров повреждения миокарда (классические и высокоспецифичные) и функцию сердечной мышцы (скорость коронарного протока, частоту сердечных сокращений, систолическое давление).Результаты. Использование SkQ1 в концентрации 12 нг/мл привело к статистически значимой нейтрализации проявлений окислительного стресса (р<0,05): минимальное содержание NO-метаболитов — нитратов и нитритов (36,2 [30,8; 39,8] мкмоль/мл) поддерживалось на доишемическом уровне всю 30-минутную реперфузию, а концентрация малонового диальдегида (49,5 [41,1; 58,9] мкмоль/г) была ниже в сравнении с применением SkQ1 в концентрации 120 нг/мл. Вследствие «смягчения» окислительного стресса внутриклеточные ферменты и высокоспецифичные маркеры повреждения миокарда при реперфузии нарастали медленно, а восстановление сердечной функции произошло более высокими темпами и показало свою стабильность при возобновлении перфузии.Заключение. SkQ1 в концентрации 12 нг/мл проявил выраженные антиоксидантные и кардиопротективные свойства в исследовании ex vivo

Биодеградируемый сосудистый протез малого диаметра: виды модифицирования биологически активными молекулами и RGD-пептидами

The need for small-diameter grafts for replacing the damaged area of the blood pool is still very high. These grafts are very popular for coronary artery bypass grafting. Polymeric synthetic grafts are an alternative to autografts. A promising area of tissue engineering is the creation of a biodegradable graft. It can serve as the basis for de novo generation of vascular tissue directly in the patient’s body. Optimization of the polymer composition of products has led to improved physicomechanical and biocompatible properties of the products. However, the improvements are still far from needed. One of the decisive factors in the reliability of a small-diameter vascular graft is the early formation of endothelial lining on its inner surface, which can provide atrombogenic effect and full lumen of the future newly formed vessel. To achieve this goal, grafts are modified by incorporating bioactive molecules or functionally active peptide sequences into the polymer composition or immobilizing on its inner surface. Peptide sequences include cell adhesion site – arginine-glycine-aspartic acid (RGD peptide). This sequence is present in most extracellular matrix proteins and has a tropism for integrin receptors of endothelial cells. Many studies have shown that imitation of the functional activity of the natural extracellular matrix can promote spontaneous endothelization of the inner surface of a vascular graft. Moreover, configuration of the RGD peptide determines the survival and differentiation of endothelial cells. The linker through which the peptide is crosslinked to the polymer surface determines the bioavailability of the RGD peptide for endothelial cells.На сегодняшний день остается высокой потребность в протезах малого диаметра для замещения поврежденного участка кровеносного бассейна, в частности, таковые активно применяются при аортокоронарном шунтировании. В качестве альтернативы аутотрансплантатам выступают синтетические графты на основе полимеров. Перспективным направлением тканевой инженерии является создание биоразлагаемого графта, который может послужить основой для формирования сосудистых тканей de novo непосредственно в организме пациента. Оптимизация полимерного состава изделий уже привела к улучшению как физико-механических, так и биосовместимых свойств изделий, но все же они далеки от требуемых. Одним из решающих факторов надежности сосудистого трансплантата малого диаметра является скорейшее образование эндотелиальной выстилки на его внутренней поверхности, что может обеспечить атромбогенный эффект и полноценный просвет будущего новообразованного сосуда. Для достижения данной цели проводят модифицирование графтов посредством включения в полимерный состав или иммобилизацию на его внутреннюю поверхность биоактивных молекул либо функционально активных пептидных последовательностей. К последним относится сайт клеточной адгезии – аргинин – глицин – аспарагиновая кислота (или RGD-пептид), которая присутствует в большинстве белков экстрацеллюлярного матрикса и имеет тропность к интегриновым рецепторам эндотелиальных клеток. Имитация функциональной активности естественного экстрацеллюлярного матрикса может способствовать спонтанной эндотелизации внутренней поверхности сосудистого протеза, что демонстрируют результаты многих исследований. При этом конфигурация RGD-пептида определяет выживаемость и дифференцировку эндотелиальных клеток, а линкер, через который пептид сшит с полимерной поверхностью, определяет биодоступность RGD-пептида для эндотелиальных клеток

Влияние способа полимеризации на свойства фибриновых матриц (пилотное исследование in vitro)

Highlights. We have proposed and patented a method for obtaining fully autologous fibrin without the use of exogenous thrombin, which can be implemented within the framework of a personalized approach in tissue engineering. Such fibrin, in addition to lower risk of infection and inflammation, possesses greater strength and resistance to degradation, as well as better hemocompatibility compared to fibrin polymerized with exogenous thrombin, which is an undoubted advantage when used as a coating for small-diameter vascular grafts.Background. Autologous fibrin can be used as a coating to impart biomimetic properties to various polymers used in vascular tissue engineering. Traditionally, fibrinogen polymerization is performed with the addition of exogenous thrombin and calcium chloride. Our patented method of obtaining fibrin without the use of exogenous thrombin allows us to obtain a completely autologous material that does not have the risk of infection. The differences in methods polymerization can change the fibrin properties.Aim. To compare the most important properties of vascular tissue  engineering  of fibrin obtained by various methods: using endogenous thrombin and exogenous thrombin in vitro.Methods. The fibrinogen precipitate was obtained with ethanol  precipitation  method  using low concentration of ethanol. The content of fibrinogen in the precipitate was normalized to a final concentration in fibrin of 30 mg/mL. Polymerization  of fibrin polymerized with exogenous thrombin was performed by adding 50 U/ mL and 0.2% calcium chloride to the thrombin precipitate, fibrin polymerized  by activation of endogenous thrombin only by adding 0.2% calcium chloride. The strength properties of the samples were tested on a Z tensile tester (Zwick/ Roell). The structure of fibrin was studied using scanning electron microscopy,   a quantitative analysis of the size of pores and fibers, the density of branching points was carried out. The quantitative content of FXIII in plasma and the resulting precipitate was determined by ELISA. FXIII activity was studied by the formation of γ-γ crosslinks by SDS-PAGE, the resistance of samples to proteolytic and fibrinolytic degradation. The ability of fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin and fibrin polymerized with exogenous thrombin to activate contact coagulation and platelet aggregation was evaluated.Results. Thinner fibers predominated in the structure of the fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin samples, while the samples were distinguished by greater strength and stiffness. The described features may be associated with  a more efficient activation of FXIII, which is confirmed by the formation of a larger number of γ-γ dimers in fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin samples, as well as resistance to proteolytic degradation compared to fibrin polymerized with exogenous thrombin. Moreover, fibrin polymerized by activation of endogenous thrombin samples in vitro activated platelets less than fibrin polymerized with exogenous thrombin.Conclusion. The method for obtaining and polymerizing fibrin using endogenous thrombin makes it possible to obtain a completely autologous material that has better physical and mechanical properties, resistance to proteolytic degradation and lower thrombogenicity compared to traditional fibrin polymerization.Основные положения. Нами предложен и запатентован способ получения полностью аутологичного фибрина без использования экзогенного тромбина, который представляет интерес для реализации персонифицированного подхода в тканевой инженерии. Такой фибрин помимо отсутствия риска переноса инфекции и запуска иммунных реакций обладает большими прочностью и устойчивостью к деградации, а также лучшей гемосовместимостью по сравнению с фибрином, полимеризованным с помощью экзогенного тромбина, что является несомненным преимуществом при его применении в качестве модифицирующего покрытия протезов сосудов малого диаметра.Актуальность. Аутологичный фибрин может выступать в качестве модифицирующего покрытия для придания биомиметических свойств различным полимерам, используемым в сосудистой инженерии. Традиционно полимеризацию фибриногена выполняют с помощью внесения экзогенного тромбина и хлорида кальция. Запатентованный нами способ получения фибрина без экзогенного тромбина позволяет получить полностью аутологичный материал, не имеющий риска переноса инфекций. Различия в способах полимеризации могут менять свойства фибрина.Цель. Сравнить наиболее важные для сосудистой инженерии свойства фибрина, полученного различными способоми: с использованием эндогенного (ФЭнТр) и экзогенного (ФЭкТр) тромбина in vitro.Материалы и методы. Преципитат фибриногена выделяли методом этаноловой преципитации с низкой концентрацией этанола. Содержание фибриногена в преципитате нормировали до конечной концентрации в фибрине 30 мг/мл. Полимеризацию ФЭкТр выполняли путем внесения в преципитат 50 МЕ/мл тромбина  и 0,2% хлорида кальция, ФЭнТр – только добавлением 0,2% хлорида кальция. Прочностные свойства образцов тестировали на разрывной машине Z (Zwick/Roell). Структуру фибрина изучали с помощью сканирующей электронной микроскопии, проводили количественный анализ размера пор и волокон, плотность точек ветвления. Количественное содержание XIII фактора в плазме и полученном преципитате определяли методом иммуноферментного анализа. Активность XIII фактора исследовали по формированию γ-γ-сшивок методом SDS-PAGE, устойчивости образцов к протеолитической и фибринолитической деградации. Оценивали способность ФЭнТр и ФЭкТр активировать контактную коагуляцию и агрегацию тромбоцитов.Результаты. В структуре образцов ФЭнТр преобладали более тонкие волокна, при этом образцы отличались большими прочностью и жесткостью. Описанные особенности могут быть связаны с более эффективной активацией XIII фактора, что подтверждается формированием большего количества γ-γ-димеров в образцах ФЭнТр, а также устойчивостью к протеолитической деградации по сравнению с ФЭкТр. Кроме того, образцы ФЭнТр in vitro меньше активировали тромбоциты по сравнению с ФЭкТр.Заключение. Способ полимеризации фибрина с помощью эндогенного тромбина позволяет получить полностью аутологичный материал, который, по сравнению с фибрином, полимеризованным традиционным способом, обладает лучшими физико-механическими свойствами, стойкостью к протеолитической деградации и более низкой тромбогенностью

СПОСОБНОСТЬ ДИПЕПТИДА N(2)-L-АЛАНИЛ-L-ГЛУТАМИНА ВОССТАНАВЛИВАТЬ ФУНКЦИЮ ИШЕМИЗИРОВАННОГО МИОКАРДА

The purpose. The goal of this study was to assess the revitalizing effects of N(2)-L-alanyl-L-glutamine («Dipeptiven») on ischemic heart rate.Materials and methods. Isolated hearts of laboratory rats were perfused by Langendorff method (n=7). After global cardioplegic ischemia hearts of experimental group were perfused by standard solution with N(2)-L-alanyl-L-glutamine. Control group was excluded from the pharmaceuticals on reperfusion. Physiological indices of the hearts were fixed. Classic and highly specific markers of myocardial damage were studied by using biochemistry methods and ELISA. NADH dynamics in the myocardial tissue were also recorded. Main Results. Levels of troponin I and NO were significantly lower than baseline and control values. Changes in intracellular translocation enzymes fluctuated at low values and were not significantly different from control during reperfusion, but significantly higher than the original translocation. Level of H-FABP and formation of peroxides were significantly higher in compares with original values. Respiratory chain of both groups was overloaded by electrons during the ischemia.Conclusions. The structure of contractile proteins was stabilized by reperfusion solution with N(2)-L-alanyl-Lglutamine. However, protection of cardiomyocytes was ineffective from oxidative stress. «Dipeptiven» should be used in combination with other pharmaceuticals.Цель. Оценить кардиопротективный эффект дипептида глутамина («Дипептивен»/ N(2)-L-alanyl-L-glutamine) на модели изолированного сердца крысы.Материалы и методы. Изолированные сердца лабораторных крыс перфузировали по методу Лангендорф (n=14). Сердца опытной группы в период реперфузии перфузировали стандартным раствором с входящим в его состав дипептидом глутамина. Контрольная группа исключала фармакологическое воздействие. В ходе экспериментов были зарегистрированы физиологические параметры изолированных сердец. Миокардиальный отток исследован на предмет транслокации маркёров повреждения сердца биохимическими и иммуноферментными методами. Также была оценена флуоресценция кофермента дыхательной цепи NADH в ткани миокарда методом лазерно-индуцированной флуоресценции.Основные результаты. При восполнении дефицита глутамина в клетках изолированные сердца без увеличения ЧСС и СКП восстановили свою сократительную способность. В присутствие препарата уровни тропонина I и NO были статистически значимо ниже по сравнению с исходными и контрольными значениями. Динамика транслокации внутриклеточных ферментов в опытной группе в целом не отличалась от контроля, в обеих группах значения на реперфузии находились выше, чем на исходной точке. В группе с добавлением препарата в реперфузионный период уровни сБСЖК и общей концентрации органических перекисей были статистически выше исходных и контрольных значений. Перегрузка дыхательной цепи электронами во время ишемии произошла в обеих группах, однако восстановление, не имеющее статистической значимости, наблюдалось в опытной группе.Заключение. Вследствие добавления дипептида глутамина в перфузионный раствор в реперфузионном периоде удалось добиться стабилизации структурных белков кардиомиоцитов и восстановления насосной функции. Тем не менее, защита миокарда от окислительного стресса оказалась несостоятельной. Вероятно, «Дипептивен» следует использовать в сочетании с другими фармацевтическими препаратами, способными снизить продукцию активных форм кислорода

Тканеинженерные сосудистые заплаты – сравнительная характеристика и результаты преклинических испытаний на модели овцы

Carotid endarterectomy (CEA) with patch angioplasty is the most effective treatment for carotid artery stenosis. However, the use of existing vascular patches is often associated with thrombosis, restenosis, calcification and other complications.Objective: to develop biodegradable patches for arterial reconstruction, containing vascular endothelial growth factor (VEGF) or arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD), and comparatively evaluate their biocompatibility and efficacy in in vitro experiments and during preclinical trials in large laboratory animal models.Materials and methods. Biodegradable patches, made from a mixture of poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate (PHBV) and poly(ε-caprolactone) (PCL), were fabricated by electrospinning and modified with VEGF or the peptide sequence RGD in different configurations. In in vitro experiments, the surface structure, physicomechanical and hemocompatibility properties were evaluated. In in vivo experiments, we evaluated the effectiveness of the developed vascular patches for 6 months after implantation into the carotid artery of 12 sheep. The quality of remodeling was assessed using histological and immunofluorescence studies of explanted specimens.Results. The PHBV/PCL/VEGF patches had physicomechanical characteristics closer to those of native vessels and their biofunctionalization method resulted in the smallest drop in strength characteristics compared with their unmodified PHBV/PCL counterparts. Modification with RGD peptides reduced the strength of the polymer patches by a factor of 2 without affecting their stress-strain behavior. Incorporation of VEGF into polymer fibers reduced platelet aggregation upon contact with the surface of the PHBV/PCL/VEGF patches and did not increase erythrocyte hemolysis. At month 6 of implantation into the carotid artery of sheep, the PHBV/PCL/ VEGF patches formed a complete newly formed vascular tissue without signs of associated inflammation and calcification. This indicates the high efficiency of the VEGF incorporated into the patch. In contrast, the patches modified with different configurations of RGD peptides combined the presence of neointimal hyperplasia and chronic granulomatous inflammation present in the patch wall and developed during bioresorption of the polymer scaffold.Conclusion. PHBV/PCL/VEGF patches have better biocompatibility and are more suitable for vascular wall reconstruction than PHBV/PCL/RGD patches.Проведение каротидной эндартерэктомии с использованием заплаты – наиболее эффективный способ лечения стеноза сонной артерии. Однако применение существующих сосудистых заплат часто ассоциировано с возникновением тромбоза, рестеноза, кальцификации и других осложнений.Цель исследования: разработать биодеградируемые заплаты для артериальной реконструкции, содержащие в своем составе VEGF или RGD, и в сравнительном аспекте оценить их биосовместимость и эффективность в экспериментах in vitro и в ходе преклинических испытаний на модели крупных лабораторных животных.Материалы и методы. Биодеградируемые заплаты из смеси полигидроксибутирата/валерата (poly(3-hydroxybutyrateco-3-hydroxyvalerate, PHBV) и поликапролактона (poly(ε-caprolactone), PCL) изготовлены методом электроспиннинга и модифицированы фактором роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor, VEGF) или пептидной последовательностью аргинин–глицин–аспарагиновая кислота (RGD) в различных конфигурациях. В экспериментах in vitro оценивали структуру поверхности, физико-механические и гемосовместимые свойства. В экспериментах in vivо оценивали эффективность разработанных сосудистых заплат в течение 6 месяцев после имплантации в сонную артерию 12 овец. Качество ремоделирования изучали с помощью гистологического и иммунофлуоресцентного исследований эксплантированных образцов.Результаты. Заплаты PHBV/PCL/VEGF обладали физико-механическими характеристиками, более приближенными к аналогичным показателям нативных сосудов, а методика их биофункционализации приводила к наименьшему падению прочностных показателей относительно немодифицированных аналогов PHBV/PCL. Модифицирование RGD-пептидами в 2 раза снижало прочность полимерных заплат, не оказывая влияния на их упруго-деформативные свойства. Инкорпорирование VEGF в полимерные волокна снижало агрегацию тромбоцитов при контакте с поверхностью заплат PHBV/PCL/VEGF и не увеличивало гемолиз эритроцитов. Спустя 6 месяцев имплантации в сонную артерию овец на основе заплат PHBV/PCL/VEGF формировалась полноценная новообразованная сосудистая ткань без признаков сопутствующего воспаления и кальцификации, что свидетельствует о высокой эффективности инкорпорированного в состав заплаты сосудистого эндотелиального фактора роста. Напротив, заплаты, модифицированные различными конфигурациями RGD-пептидов, объединяло наличие гиперплазии неоинтимы и хроническое гранулематозное воспаление, присутствовавшее в стенке заплат и развившееся в процессе биорезорбции полимерного каркаса.Заключение. Заплаты PHBV/PCL/VEGF обладали лучшей биосовместимостью и более пригодны для реконструкции сосудистой стенки по сравнению с PHBV/PCL/RGD

Оценка адгезии, пролиферации и жизнеспособности эндотелиальных клеток пупочной вены человека, культивируемых на поверхности биодеградируемых нетканых матриксов, модифицированных RGD-пептидами

Tissue engineering is a promising area for the production of small-diameter vascular grafts. In recent years, a number of strategies have been developed to make the polymer surfaces of vascular prostheses capable to selectively adhesion of endothelial cells. The arginine–glycine–aspartic acid (RGD) sequence (a cell adhesion site that is present on many extracellular matrix proteins) is the promising target for modification. The efficiency of attachment of endothelial cells can be influenced both by the structure of RGD peptide and the extent of linker group.Aim: to determine the optimal method for modification of non-woven matrices of polyhydroxybutyrate/ valerate and polycaprolactone (PHBV/PCL) by RGD-peptides leading to the increasing of adhesion, viability and proliferation of endothelial cells.Materials and methods. Electrospinning was used to produce 4 mm diameter tubular polymer matrices from PHBV/PCL. Modification of surface of polymer scaffolds was performed using 4,7,10-trioxa-1,13-tridekandiamin, hexamethylenediamine, glutaraldehyde, ninhydrin, ascorbic acid, a cyclic peptide c [RGDFK], RGDK, AhRGD. The quality of modification was assessed by ninhydrin test and determination of arginine-containing peptide. The structure of the surface of matrices before and after modification was studied by scanning electron microscopy. Adhesion, viability and proliferation of Human umbilical vein (HUVEC) endothelial cells cultured for 7 days on the surface of matrices in the presence of RGD and without one were examined using fluorescence and laser scanning microscopy after the cells were pre-stained with fluorescent nuclear dyes (ethidium bromide and Hoechst 33342), and also by special kits for proliferation assessment (Click-iTTM Plus EdU Alexa FluorTM 488 Imaging Kit).Results. RGD peptides bound to the matrix surface via a long linker (4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine) were characterized by the increased bioavailability and activity. High level of cell adhesion, viability and proliferation were noted on the surface of RGDK and c[RGDFK] modified matrices, whereas their paired analogues with a short linker (hexamethylenediamine) showed low results of cellular viability even against satisfactory cell adhesion.Discussion. Non-woven matrices based on PHBV/PCL and modified using 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine showed better results in case of adhesion of HUVEC and subsequent preservation of cell viability and proliferation. RGD-containing peptides of RGDK and c [RGDFK] were more tropic to endothelial cell receptors.Тканевая инженерия является многообещающим направлением для изготовления сосудистых графтов малого диаметра. В последние годы разработан ряд стратегий для придания полимерным поверхностям сосудистых протезов способности селективно адгезировать эндотелиальные клетки. Перспективной для модифицирования является последовательность аргинин–глицин–аспарагиновая кислота (RGD) – сайт клеточной адгезии, присутствующий на многих белках внеклеточного матрикса. На эффективность прикрепления эндотелиальных клеток может влиять как структура RGD-пептида, так и протяженность линкерной группы.Цель – определить оптимальный способ модифицирования RGD-пептидами нетканых матриксов из полигидроксибутирата/валерата и поликапролактона (P HBV/PCL), повышающий адгезию, жизнеспособность и пролиферацию эндотелиальных клеток.Материалы и методы. Методом электроспиннинга изготовлены трубчатые полимерные матриксы диаметром 4 мм из PHBV/PCL. Для модифицирования поверхности полимерных каркасов использовали 4,7,10-триокса-1,13-тридекандиа-мин, гексаметилендиамин, глутаровый альдегид, нингидрин, аскорбиновую кислоту, циклический пептид c[RGDFK], RGDK, AhRGD. Качество проведенной модификации оценивали с помощью нингидринового теста и посредством определения аргинин-содержащего пептида. Структуру поверхности матриксов до и после модифицирования изучали методом сканирующей электронной микроскопии. Исследование адгезии, жизнеспособности и пролиферации эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVEC), культивируемых в течение 7 суток на поверхности матриксов с и без RGD, изучали с помощью флуоресцентной и сканирующей лазерной микроскопии после предварительного окрашивания клеток флуоресцентными ядерными красителями этидиумом бромидом и Hoechst 33342, а также набором на пролиферацию ClickiTTM Plus EdU Alexa FluorTM 488 Imaging Kit.Результаты. Большей биодоступностью и активностью обладали RGD-пептиды, связанные с поверхностью матриксов посредством длинного линкера (4,7,10-три-окса-1,13-тридекандиамин). Высокая клеточная адгезия, жизнеспособность и пролиферация отмечены на поверхности матриксов, модифицированных RGDK и c[RGDFK], тогда как их парные аналоги с коротким линкером (гексаметилендиамин) демонстрировали низкие результаты клеточной жизнеспособности даже на фоне удовлетворительной клеточной адгезии.Заключение. Нетканые матриксы на основе PHBV/PCL,  модифицирование поверхности которых проведено с использованием 4,7,10-триокса-1,13-тридекандиами-на, демонстрировали лучшие результаты в плане адгезии HUVEC и последующего сохранения клеточной жизнеспособности и пролиферации, а RGD-содержащие пептиды RGDK и c[RGDFK] были более тропны к рецепторам эндотелиальных клеток

Biodegradable small-diameter vascular graft: types of modification with bioactive molecules and RGD peptides

The need for small-diameter grafts for replacing the damaged area of the blood pool is still very high. These grafts are very popular for coronary artery bypass grafting. Polymeric synthetic grafts are an alternative to autografts. A promising area of tissue engineering is the creation of a biodegradable graft. It can serve as the basis for de novo generation of vascular tissue directly in the patient’s body. Optimization of the polymer composition of products has led to improved physicomechanical and biocompatible properties of the products. However, the improvements are still far from needed. One of the decisive factors in the reliability of a small-diameter vascular graft is the early formation of endothelial lining on its inner surface, which can provide atrombogenic effect and full lumen of the future newly formed vessel. To achieve this goal, grafts are modified by incorporating bioactive molecules or functionally active peptide sequences into the polymer composition or immobilizing on its inner surface. Peptide sequences include cell adhesion site – arginine-glycine-aspartic acid (RGD peptide). This sequence is present in most extracellular matrix proteins and has a tropism for integrin receptors of endothelial cells. Many studies have shown that imitation of the functional activity of the natural extracellular matrix can promote spontaneous endothelization of the inner surface of a vascular graft. Moreover, configuration of the RGD peptide determines the survival and differentiation of endothelial cells. The linker through which the peptide is crosslinked to the polymer surface determines the bioavailability of the RGD peptide for endothelial cells

Biocompatibility of Small-Diameter Vascular Grafts in Different Modes of RGD Modification

Modification with Arg-Gly-Asp (RGD) peptides is a promising approach to improve biocompatibility of small-calibre vascular grafts but it is unknown how different RGD sequence composition impacts graft performance. Here we manufactured 1.5 mm poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)/poly(ε-caprolactone) grafts modified by distinct linear or cyclic RGD peptides immobilized by short or long amine linker arms. Modified vascular prostheses were tested in vitro to assess their mechanical properties, hemocompatibility, thrombogenicity and endothelialisation. We also implanted these grafts into rat abdominal aortas with the following histological examination at 1 and 3 months to evaluate their primary patency, cellular composition and detect possible calcification. Our results demonstrated that all modes of RGD modification reduce ultimate tensile strength of the grafts. Modification of prostheses does not cause haemolysis upon the contact with modified grafts, yet all the RGD-treated grafts display a tendency to promote platelet aggregation in comparison with unmodified counterparts. In vivo findings identify that cyclic Arg-Gly-Asp-Phe-Lys peptide in combination with trioxa-1,13-tridecanediamine linker group substantially improve graft biocompatibility. To conclude, here we for the first time compared synthetic small-diameter vascular prostheses with different modes of RGD modification. We suggest our graft modification regimen as enhancing graft performance and thus recommend it for future use in tissue engineering