Nanoengineering approaches for guiding cellular behavior

Tissue engineering aims to replace restore or help regeneration of injured tissue or organ with scaffolds that mimic the natural extracellular matrix (ECM). The design of such scaffolds requires deeper understanding of the factors that determine the cellular behavior. This thesis is focused on the cell-biomaterials interaction, but it strives to go beyond the classical material science, looking for new options to obtain control over the cell behavior. Cellular interaction with artificial substrata is a well-described paradigm usually attributed to the adsorption of adhesive proteins from the surrounding medium. The recognition of these proteins triggers an order of specific signaling events, reminiscent of the natural interaction of cells with ECM, affecting strongly their behavior. One important aspect of such interaction, however, is the organization of the matrix proteins - a hallmark for the ordinary ECM. Recent studies in our group showed that also in-vitro the cells tend to create organization. They remodel the adsorbed matrix proteins (in a fibril-like pattern) as an attempt to make their own provisional ECM. This phenomenon, described basically for fibronectin (FN), appears to involve also other matrix proteins, such as fibrinogen (FBG), and even collagen IV and vitronectin, which, being non fibrillar proteins by their nature, also undergo linear reorganization. Thus, cells somehow “prefer” fibrillar assemblies trying to imprint such patterns in their microenvironment. Other types of protein arrangements, however, for example network-like assemblies, which are also typical for the ECM, are insufficiently studied and this comprises an essential part of this work. In the first part of the thesis, particular attention is devoted on the peculiar behavior of adsorbed FN and FBG in the nanoscale observed by atomic force microscopy (AFM). Joint work with the group of Prof Salmeron-Sanches from the Polytechnic University in Valencia revealed that apart from the classical view for rather stochastic adsorption of matrix proteins, the lateral protein-protein interactions prevail on some surfaces giving rise to self-assembly in a network-like structures with significant consequences on the cell behavior. The thesis focuses particularly on the biological activity of these networks. The performed studies clearly suggested that the modulation of the network formation (using model surfaces with varying density of -OH groups) has evident impact on cell adhesion and functionality ¿ a fact, confirmed with two different cell systems: fibroblasts and endothelial cells. Another line of performed research lie on the fact that matrix proteins can sequestrate from the surrounding liquid phase to form structures of various shapes, including fibres with a diameter of only few nanometres and lengths up to centimetres; thus resembling the natural ECM components. A fascinating possibility to mimic similar structures is to engineer nanofibers, based on matrix proteins, via electrospinning technology - an approach extensively explored in the second part of the thesis. It was evidently shown that the cells readily recognize such fibrils and attach to them much faster than on planar substrata. Thus, one can anticipate that mimicking the organization of ECM with nanofibers will help to understand how cells respond to such an environment, an issue that is fundamental for biology. Besides, this approach represents an additional tool for controlling the cell behavior as proposed in this thesis. Therefore nanofibers based on natural matrix proteins (e.g., fibrinogen, fibronectin) and synthetic polymers (e.g. polylactic acid, (PLA); poly(ethylacrilate), (PEA)) were systemically elaborated. Their implication as a model system revealed that by varying with the composition, the organization and the mechanical properties of these fibres a tight control over the cellular response may be obtained.La ingeniería de tejidos tiene el objetivo de reemplazar, restaurar o regenerar tejidos dañados con matrices que mimetizan la matriz extracelular natural (MEC). El diseño de dichas matrices requiere un profundo conocimiento de los factores que gobiernan el comportamiento celular. Esta tesis se centra en las interacciones entre células y biomateriales, pero pretende ir más allá de los límites de la ciencia de materiales con el fin de contribuir al desarrollo de nuevos métodos para controlar el comportamiento celular. Las interacciones de las células con sustratos artificiales son un paradigma bien caracterizado, atribuido a la adsorción de proteínas adhesivas del medio circundante. El reconocimiento de dichas proteínas desencadena eventos de señalización celular reminiscentes de las interacciones naturales célula-MEC que afectan al comportamiento de las células adherentes. Un aspecto importante de dicha interacción es la organización de las proteínas de la matriz, que caracteriza la MEC. Estudios recientes han demostrado que in vitro las células tienden a crear organización, remodelando las proteínas de matriz adsorbidas (en un patrón fibrilar) a fin de generar su propia MEC provisional. Este fenómeno descrito básicamente para la fibronectina (FN), parece involucrar otras proteínas de la matriz como el fibrinógeno (FBG), el colágeno IV y la vitronectina, las cuales, no siendo proteínas fibrilares por naturaleza, experimentan una reorganización linear. Así, las células, de alguna manera, “prefieren” una disposición “fibrilar” intentando grabar dichos patrones en su microambiente. Otros tipos de disposición típicos en la MEC, p.ej. en forma de red, han sido poco estudiados, y constituirán una parte esencial de esta tesis. En la primera parte del trabajo, se presta atención especial al comportamiento peculiar de la FN y la FBG adsorbidas, observado mediante microscopía de fuerza atómica (MFA). Un trabajo conjunto con el Prof. Salmerón-Sánchez de la Universidad Politécnica de Valencia reveló que aparte de adsorción estocástica, en algunas superficies las interacciones laterales proteína-proteína prevalecen, dando lugar al auto-ensamblaje en estructuras de red con efectos significativos sobre el comportamiento celular. Esta tesis se centra especialmente en la actividad biológica de estas redes. Los estudios realizados claramente sugieren que la modulación de la reticulación (usando superficies modelo con densidad variable de grupos hidroxilo) tiene un evidente impacto en la adhesión y funcionalidad celular- confirmado mediante dos sistemas celular: fibroblastos y células endoteliales. Otra línea de investigación se basa en el hecho de que las proteínas de la matriz en solución se pueden secuestrar de la fase líquida circundante, formando estructuras diversas, incluyendo fibras con un diámetro de unos nanómetros, similares a los componentes de la MEC. La ingeniería de nanofibras basada en las proteínas de la matriz, mediante tecnología de “electrospinning”, ofrece posibilidades fascinantes para mimetizar estas estructuras. Esta aproximación se explora en la segunda parte de esta tesis, en la que se demuestra que las células se anclan más rápido y reconocen más fácilmente estas fibras. Por lo tanto, puede anticiparse que mimetizar la organización fibrilar de la MEC mediante nanofibras puede contribuir a comprender como las células responden a su entorno, un fenómeno esencial para la biología. Además, este método representa una herramienta adicional para controlar el comportamiento celular como se propone en esta tesis. Por lo tanto, nanofibras basadas en las proteínas naturales de la matriz (p.ej. FBG o FN) así como en polímeros sintéticos (p.ej. ácido poliláctico (PLA), o el polietacrilato (PEA)) fueron sistemáticamente elaboradas. Su implicación como sistemas modelo reveló que variando la composición, organización y propiedades mecánicas de estas fibras puede obtenerse un control preciso sobre las respuestas celulares.Тъканното инженерство цели възстановяване или регениране на увредени тъкани или органи посредством матрици (“scaffolds”), които имитират естествения екстрацелуларен матрикс (ЕЦМ). Разработването на такива подложки обаче изисква дълбоко познаване на факторите, определящи клетъчното поведение. Тази дисертация се фокусира върху взаимодействието клетка-биоматериал като се стреми да надникне отвъд класическото материалознание, тъсейки нови подходи за осъществяване на контрол върху поведението на клетката. Клетъчното взаимодействие с изкуствени субстрати е добре описан парадигъм, който обикновено се свързва с адсорбцията на адхезивни протеини от заобикалящата среда. Разпознаването на тези протеини запуска редица сигнални мехамизми, наподобяващи естественото взаимодействие на клетките с екстрацелуларния матрикс, и повлиява поведението на адхериралите клетки. Важен аспект на едно такова взаимодействие е организацията на адхезивните матриксни протеини – знакова характеристика за нативния екстрацелуларен матрикс. Предишни изследвания в нашата група показаха, че дори in-vitro клетките са склонни да създават организация. Те ремоделират адсорбираните матриксни протеини (най- често във фибриларна форма) в опит да създадат собствен, кратковременен екстрацелуларен матрикс. Въпреки, че този феномен е установен и описан предимно за фибронектина (ФН), се оказва, че той включва и други матриксни протеини, например фибриноген (ФБГ), и дори колаген тип IV и витронектин (ВН), които, макар и нефибриларни по своята природа, също претърпяват линейна реорганизация. Следователно, клетките по някакъв начин „предпочитат“ фибриларната организация на протеините и се опитват да „отпечатат“ подобни структури в най-непосредствено си обкръжение. Други типове организация, обаче, като например мрежовиднaта, също типичнa за ЕЦМ, са недосатъчно изследвани и това съставлява съществена част от настоящата дисертация. Първата част на този тезис обръща особено внимание на специфичното поведение на адсорбирани ФН и ФБГ в наноразмерната област, което може да бъде наблюдавано посредством атомно-силова микроскопия (АФМ). Съвместната работа с групата на проф. Салмерон-Санчес от Политехническия университет на Валенсия (в момента в Университета на Глазгоу (Шотландия)), показа, че отделно от класическото разбиране за стохастична адсорбция на матриксните протеини, върху някои повърности може да пробладава латералното взаимодействие между техните молекули, водещо до самоорганизирането им в мрежоподобни структури, имащи значителни последствия както върху поведението на протеина, така и върху неговата биоактивност. Настоящият труд е фокусиран именно върху биологичната активност на тези супрамолекулни структури, докато феноменът на образуването им сам по себе си, както и неговите наноинженерни аспекти, са обект на отделни изследвания. Проучванията, проведени в обхвата на тази дисертация ясно доказаха, че чрез промяна в повърхностната плътност на –ОН групи може силно да се повлияе способността за мрежовидна самоорганизация на някои белтъци, а от там и клетъчното поведение – факт, потвърден при две отделни клетъчни системи: фибробласти и ендотелни клетки. Друга линия на изследвания се основава на факта, че, в разтвор, белтъците могат да секвестират от заобикалящата ги течна фаза и да формират различни структурни форми, включително фибри с диаметър от само няколко нанометра и дължина до сантиметри, наподобяващи естественната организация на ЕЦМ. Интригуваща възможност за имитиране на подобни структури е разработването на нановлакна, базиращи се на матриксни протеини, посредством технологията на електроовлакняване (електроспининг) – подход, който е широко застъпен във втората част на дисертацията. Там безспорно е показано, че клетките се прикрепят по- добре към такива нановлакна и явно ги разпознават – феномен, който макар и не напълно разбран, бе потвърден в редица изследвания. Следователно, имитирането на фибриларната организация на ЕЦМ би спомогнала да разберем как клетките реагират на подобна среда – въпрос, който е фундаментален за клетъчната биология. Наред с това, подобен подход предствавлява и допълнителен инструмент за контрол на клетъчното поведение, въпрос които подробно е застъпен в настоящия тезис. И така, базирайки се на естествени матриксни протеини, какъвто е фибриногенът, и на синтетични полимери, каквито са полимлечната киселина (PLA) и полиетилакрилатът (PEA), бяха разработени нов тип хибридни нановлакна и тяхното използване като модална система разкри, че варирайки с тяхната композиция, организация и механични свойства би могло да се осъществи прецизен контрол върху клетъчния отговор. Настоящата дисертация се базира на пет оригинални публикации, организирани в пет отделни глави (Глава 2 до Глава 6), подредени в логична и йереархична последователност, и носещи едноименни със съответната публикация заглавия. Подробното Въведение (Глава 1) и кратките уводни бележки към всяка глава отразяват същественото в публикуваната работа и негйното положение спрямо цялостната тематика на дисертацията, формулирана ясно в раздела “Цел и задачи”

Electrospun fibrinogen-PLA nanofibres for vascular tissue engineering

Here we report on the development of a new type of hybrid fibrinogen–polylactic acid (FBG–PLA) nanofibres (NFs) with improved stiffness, combining the good mechanical properties of PLA with the excellent cell recognition properties of native FBG. We were particularly interested in the dorsal and ventral cell response to the nanofibres' organization (random or aligned), using human umbilical endothelial cells (HUVECs) as a model system. Upon ventral contact with random NFs, the cells developed a stellate-like morphology with multiple projections. The well-developed focal adhesion complexes suggested a successful cellular interaction. However, time-lapse analysis shows significantly lowered cell movements, resulting in the cells traversing a relatively short distance in multiple directions. Conversely, an elongated cell shape and significantly increased cell mobility were observed in aligned NFs. To follow the dorsal cell response, artificial wounds were created on confluent cell layers previously grown on glass slides and covered with either random or aligned NFs. Time-lapse analysis showed significantly faster wound coverage (within 12 h) of HUVECs on aligned samples vs. almost absent directional migration on random ones. However, nitric oxide (NO) release shows that endothelial cells possess lowered functionality on aligned NFs compared to random ones, where significantly higher NO production was found. Collectively, our studies show that randomly organized NFs could support the endothelization of implants while aligned NFs would rather direct cell locomotion for guided neovascularization

Nanoengineering approaches for guiding cellular behavior

Tissue engineering aims to replace restore or help regeneration of injured tissue or organ with scaffolds that mimic the natural extracellular matrix (ECM). The design of such scaffolds requires deeper understanding of the factors that determine the cellular behavior. This thesis is focused on the cell-biomaterials interaction, but it strives to go beyond the classical material science, looking for new options to obtain control over the cell behavior. Cellular interaction with artificial substrata is a well-described paradigm usually attributed to the adsorption of adhesive proteins from the surrounding medium. The recognition of these proteins triggers an order of specific signaling events, reminiscent of the natural interaction of cells with ECM, affecting strongly their behavior. One important aspect of such interaction, however, is the organization of the matrix proteins - a hallmark for the ordinary ECM. Recent studies in our group showed that also in-vitro the cells tend to create organization. They remodel the adsorbed matrix proteins (in a fibril-like pattern) as an attempt to make their own provisional ECM. This phenomenon, described basically for fibronectin (FN), appears to involve also other matrix proteins, such as fibrinogen (FBG), and even collagen IV and vitronectin, which, being non fibrillar proteins by their nature, also undergo linear reorganization. Thus, cells somehow “prefer” fibrillar assemblies trying to imprint such patterns in their microenvironment. Other types of protein arrangements, however, for example network-like assemblies, which are also typical for the ECM, are insufficiently studied and this comprises an essential part of this work. In the first part of the thesis, particular attention is devoted on the peculiar behavior of adsorbed FN and FBG in the nanoscale observed by atomic force microscopy (AFM). Joint work with the group of Prof Salmeron-Sanches from the Polytechnic University in Valencia revealed that apart from the classical view for rather stochastic adsorption of matrix proteins, the lateral protein-protein interactions prevail on some surfaces giving rise to self-assembly in a network-like structures with significant consequences on the cell behavior. The thesis focuses particularly on the biological activity of these networks. The performed studies clearly suggested that the modulation of the network formation (using model surfaces with varying density of -OH groups) has evident impact on cell adhesion and functionality ¿ a fact, confirmed with two different cell systems: fibroblasts and endothelial cells. Another line of performed research lie on the fact that matrix proteins can sequestrate from the surrounding liquid phase to form structures of various shapes, including fibres with a diameter of only few nanometres and lengths up to centimetres; thus resembling the natural ECM components. A fascinating possibility to mimic similar structures is to engineer nanofibers, based on matrix proteins, via electrospinning technology - an approach extensively explored in the second part of the thesis. It was evidently shown that the cells readily recognize such fibrils and attach to them much faster than on planar substrata. Thus, one can anticipate that mimicking the organization of ECM with nanofibers will help to understand how cells respond to such an environment, an issue that is fundamental for biology. Besides, this approach represents an additional tool for controlling the cell behavior as proposed in this thesis. Therefore nanofibers based on natural matrix proteins (e.g., fibrinogen, fibronectin) and synthetic polymers (e.g. polylactic acid, (PLA); poly(ethylacrilate), (PEA)) were systemically elaborated. Their implication as a model system revealed that by varying with the composition, the organization and the mechanical properties of these fibres a tight control over the cellular response may be obtained.La ingeniería de tejidos tiene el objetivo de reemplazar, restaurar o regenerar tejidos dañados con matrices que mimetizan la matriz extracelular natural (MEC). El diseño de dichas matrices requiere un profundo conocimiento de los factores que gobiernan el comportamiento celular. Esta tesis se centra en las interacciones entre células y biomateriales, pero pretende ir más allá de los límites de la ciencia de materiales con el fin de contribuir al desarrollo de nuevos métodos para controlar el comportamiento celular. Las interacciones de las células con sustratos artificiales son un paradigma bien caracterizado, atribuido a la adsorción de proteínas adhesivas del medio circundante. El reconocimiento de dichas proteínas desencadena eventos de señalización celular reminiscentes de las interacciones naturales célula-MEC que afectan al comportamiento de las células adherentes. Un aspecto importante de dicha interacción es la organización de las proteínas de la matriz, que caracteriza la MEC. Estudios recientes han demostrado que in vitro las células tienden a crear organización, remodelando las proteínas de matriz adsorbidas (en un patrón fibrilar) a fin de generar su propia MEC provisional. Este fenómeno descrito básicamente para la fibronectina (FN), parece involucrar otras proteínas de la matriz como el fibrinógeno (FBG), el colágeno IV y la vitronectina, las cuales, no siendo proteínas fibrilares por naturaleza, experimentan una reorganización linear. Así, las células, de alguna manera, “prefieren” una disposición “fibrilar” intentando grabar dichos patrones en su microambiente. Otros tipos de disposición típicos en la MEC, p.ej. en forma de red, han sido poco estudiados, y constituirán una parte esencial de esta tesis. En la primera parte del trabajo, se presta atención especial al comportamiento peculiar de la FN y la FBG adsorbidas, observado mediante microscopía de fuerza atómica (MFA). Un trabajo conjunto con el Prof. Salmerón-Sánchez de la Universidad Politécnica de Valencia reveló que aparte de adsorción estocástica, en algunas superficies las interacciones laterales proteína-proteína prevalecen, dando lugar al auto-ensamblaje en estructuras de red con efectos significativos sobre el comportamiento celular. Esta tesis se centra especialmente en la actividad biológica de estas redes. Los estudios realizados claramente sugieren que la modulación de la reticulación (usando superficies modelo con densidad variable de grupos hidroxilo) tiene un evidente impacto en la adhesión y funcionalidad celular- confirmado mediante dos sistemas celular: fibroblastos y células endoteliales. Otra línea de investigación se basa en el hecho de que las proteínas de la matriz en solución se pueden secuestrar de la fase líquida circundante, formando estructuras diversas, incluyendo fibras con un diámetro de unos nanómetros, similares a los componentes de la MEC. La ingeniería de nanofibras basada en las proteínas de la matriz, mediante tecnología de “electrospinning”, ofrece posibilidades fascinantes para mimetizar estas estructuras. Esta aproximación se explora en la segunda parte de esta tesis, en la que se demuestra que las células se anclan más rápido y reconocen más fácilmente estas fibras. Por lo tanto, puede anticiparse que mimetizar la organización fibrilar de la MEC mediante nanofibras puede contribuir a comprender como las células responden a su entorno, un fenómeno esencial para la biología. Además, este método representa una herramienta adicional para controlar el comportamiento celular como se propone en esta tesis. Por lo tanto, nanofibras basadas en las proteínas naturales de la matriz (p.ej. FBG o FN) así como en polímeros sintéticos (p.ej. ácido poliláctico (PLA), o el polietacrilato (PEA)) fueron sistemáticamente elaboradas. Su implicación como sistemas modelo reveló que variando la composición, organización y propiedades mecánicas de estas fibras puede obtenerse un control preciso sobre las respuestas celulares.Тъканното инженерство цели възстановяване или регениране на увредени тъкани или органи посредством матрици (“scaffolds”), които имитират естествения екстрацелуларен матрикс (ЕЦМ). Разработването на такива подложки обаче изисква дълбоко познаване на факторите, определящи клетъчното поведение. Тази дисертация се фокусира върху взаимодействието клетка-биоматериал като се стреми да надникне отвъд класическото материалознание, тъсейки нови подходи за осъществяване на контрол върху поведението на клетката. Клетъчното взаимодействие с изкуствени субстрати е добре описан парадигъм, който обикновено се свързва с адсорбцията на адхезивни протеини от заобикалящата среда. Разпознаването на тези протеини запуска редица сигнални мехамизми, наподобяващи естественото взаимодействие на клетките с екстрацелуларния матрикс, и повлиява поведението на адхериралите клетки. Важен аспект на едно такова взаимодействие е организацията на адхезивните матриксни протеини – знакова характеристика за нативния екстрацелуларен матрикс. Предишни изследвания в нашата група показаха, че дори in-vitro клетките са склонни да създават организация. Те ремоделират адсорбираните матриксни протеини (най- често във фибриларна форма) в опит да създадат собствен, кратковременен екстрацелуларен матрикс. Въпреки, че този феномен е установен и описан предимно за фибронектина (ФН), се оказва, че той включва и други матриксни протеини, например фибриноген (ФБГ), и дори колаген тип IV и витронектин (ВН), които, макар и нефибриларни по своята природа, също претърпяват линейна реорганизация. Следователно, клетките по някакъв начин „предпочитат“ фибриларната организация на протеините и се опитват да „отпечатат“ подобни структури в най-непосредствено си обкръжение. Други типове организация, обаче, като например мрежовиднaта, също типичнa за ЕЦМ, са недосатъчно изследвани и това съставлява съществена част от настоящата дисертация. Първата част на този тезис обръща особено внимание на специфичното поведение на адсорбирани ФН и ФБГ в наноразмерната област, което може да бъде наблюдавано посредством атомно-силова микроскопия (АФМ). Съвместната работа с групата на проф. Салмерон-Санчес от Политехническия университет на Валенсия (в момента в Университета на Глазгоу (Шотландия)), показа, че отделно от класическото разбиране за стохастична адсорбция на матриксните протеини, върху някои повърности може да пробладава латералното взаимодействие между техните молекули, водещо до самоорганизирането им в мрежоподобни структури, имащи значителни последствия както върху поведението на протеина, така и върху неговата биоактивност. Настоящият труд е фокусиран именно върху биологичната активност на тези супрамолекулни структури, докато феноменът на образуването им сам по себе си, както и неговите наноинженерни аспекти, са обект на отделни изследвания. Проучванията, проведени в обхвата на тази дисертация ясно доказаха, че чрез промяна в повърхностната плътност на –ОН групи може силно да се повлияе способността за мрежовидна самоорганизация на някои белтъци, а от там и клетъчното поведение – факт, потвърден при две отделни клетъчни системи: фибробласти и ендотелни клетки. Друга линия на изследвания се основава на факта, че, в разтвор, белтъците могат да секвестират от заобикалящата ги течна фаза и да формират различни структурни форми, включително фибри с диаметър от само няколко нанометра и дължина до сантиметри, наподобяващи естественната организация на ЕЦМ. Интригуваща възможност за имитиране на подобни структури е разработването на нановлакна, базиращи се на матриксни протеини, посредством технологията на електроовлакняване (електроспининг) – подход, който е широко застъпен във втората част на дисертацията. Там безспорно е показано, че клетките се прикрепят по- добре към такива нановлакна и явно ги разпознават – феномен, който макар и не напълно разбран, бе потвърден в редица изследвания. Следователно, имитирането на фибриларната организация на ЕЦМ би спомогнала да разберем как клетките реагират на подобна среда – въпрос, който е фундаментален за клетъчната биология. Наред с това, подобен подход предствавлява и допълнителен инструмент за контрол на клетъчното поведение, въпрос които подробно е застъпен в настоящия тезис. И така, базирайки се на естествени матриксни протеини, какъвто е фибриногенът, и на синтетични полимери, каквито са полимлечната киселина (PLA) и полиетилакрилатът (PEA), бяха разработени нов тип хибридни нановлакна и тяхното използване като модална система разкри, че варирайки с тяхната композиция, организация и механични свойства би могло да се осъществи прецизен контрол върху клетъчния отговор. Настоящата дисертация се базира на пет оригинални публикации, организирани в пет отделни глави (Глава 2 до Глава 6), подредени в логична и йереархична последователност, и носещи едноименни със съответната публикация заглавия. Подробното Въведение (Глава 1) и кратките уводни бележки към всяка глава отразяват същественото в публикуваната работа и негйното положение спрямо цялостната тематика на дисертацията, формулирана ясно в раздела “Цел и задачи”.Postprint (published version

Underage parents and extramarital birth rate

В статията се описват резултатите от проведено емпиричното изследване през 2017г., обхващащо 68 непълнолетни самотни майки в родилните отделения на университетски болници в град София, Пловдив и Стара Загора.Цялостната преценка на проблемите, които поставя за разрешаване извънбрачното раждане при непълнолетните води до обоснования извод, че както самите непълнолетни самотни майки, така и техните деца представляват особено рискова група, която се нуждае от специална държавна подкрепа.The article describes the results of the empirical study carried out in 2017, covering 68 underage single mothers in the maternity wards of the university hospitals in Sofia, Plovdiv, and Stara Zagora.The overall assessment of the issues resulting from the extramarital birth by minors for which solution is needed leads to the logical conclusion that both the underage single mothers and their children constitute a particularly risk group that needs special state support

Contraceptive culture of the Bulgarian population

The need to make more efforts to increase the sexual culture of the population and the sexual education of adolescents, the need to introduce family planning in practice and to develop the quality of human resources are becoming more and more of interest.Despite the positive changes in recent years, despite the educational and media campaigns aimed at health promotion and advertising the modern contraception, it must be concluded that there is a need for adequate forms of health education, including sexual education, at school.The need to make more efforts to increase the sexual culture of the population and the sexual education of adolescents, the need to introduce family planning in practice and to develop the quality of human resources are becoming more and more of interest.Despite the positive changes in recent years, despite the educational and media campaigns aimed at health promotion and advertising the modern contraception, it must be concluded that there is a need for adequate forms of health education, including sexual education, at school

Vitronectin as a micromanager of cell response in material-driven fibronectin nanonetworks

Surface functionalization strategies of synthetic materials for regenerative medicine applications comprise the development of microenvironments that recapitulate the physical and biochemical cues of physiological extracellular matrices. In this context, material-driven fibronectin (FN) nanonetworks obtained from the adsorption of the protein on poly(ethyl acrylate) provide a robust system to control cell behavior, particularly to enhance differentiation. This study aims at augmenting the complexity of these fibrillar matrices by introducing vitronectin, a lower-molecular-weight multifunctional glycoprotein and main adhesive component of serum. A cooperative effect during co-adsorption of the proteins is observed, as the addition of vitronectin leads to increased fibronectin adsorption, improved fibril formation, and enhanced vitronectin exposure. The mobility of the protein at the material interface increases, and this, in turn, facilitates the reorganization of the adsorbed FN by cells. Furthermore, the interplay between interface mobility and engagement of vitronectin receptors controls the level of cell fusion and the degree of cell differentiation. Ultimately, this work reveals that substrate-induced protein interfaces resulting from the cooperative adsorption of fibronectin and vitronectin fine-tune cell behavior, as vitronectin micromanages the local properties of the microenvironment and consequently short-term cell response to the protein interface and higher order cellular functions such as differentiation

On some aspects of health services

The particular specificities need to be taken into account for the management in such a sensitive area, taking into consideration that the object is the most precious one - the human being, human life in its colourful array of manifestations.In order for a medical unit to be competitive, the assessment of competition, the variety of health services it provides, its target markets and the threat it poses to it is essential

Health behaviour in the event of imbalance in the physiological continuum and/or physical symmetry

At any time during the interaction between the human being and the environment there may be causes of a disruption of the human being- environment equilibrium, which gives rise to imbalance in the physiological continuum and/or physical symmetry, very often accompanied by various failures and psychological and social insecurity.The contemporary physician specialist, including the specialist in plastic, reconstructive and aesthetic surgery, has to go into more details and deeply in the social status of their patient, to get to know them in all aspects in order to support, develop and improve their health in various directions

Some characteristics of the healthcare system in Bulgaria

The cost of hospital care has increased unjustifiably in recent years.The number of healthcare institutions increases unreasonably, thus creating conditions for oversupply of healthcare services and activities.It is essential to specify guidelines to address and effectively tackle the structural problems at a hospital structure level, with a manager in the center and his/her competence being aimed at motivating employees to provide for higher quality of services in order to help health care workers and patients overcome the difficulties resulting from the health system.The cost of hospital care has increased unjustifiably in recent years.The number of healthcare institutions increases unreasonably, thus creating conditions for oversupply of healthcare services and activities.It is essential to specify guidelines to address and effectively tackle the structural problems at a hospital structure level, with a manager in the center and his/her competence being aimed at motivating employees to provide for higher quality of services in order to help health care workers and patients overcome the difficulties resulting from the health system

Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells Toward Quality Cartilage Using Fibrinogen-Based Nanofibers

[EN] Mimicking the complex intricacies of the extra cellular matrix including 3D configurations and aligned fibrous structures were traditionally perused for producing cartilage tissue from stem cells. This study shows that human adipose derived mesenchymal stem cells (hADMSCs) establishes significant chondrogenic differentiation and may generate quality cartilage when cultured on 2D and randomly oriented fibrinogen/poly-lactic acid nanofibers compared to 3D sandwich-like environments. The adhering cells show well-developed focal adhesion complexes and actin cytoskeleton arrangements confirming the proper cellular interaction with either random or aligned nanofibers. However, quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction analysis for Collagen 2 and Collagen 10 genes expression confirms favorable chondrogenic response of hADMSCs on random nanofibers and shows substantially higher efficacy of their differentiation in 2D configuration versus 3D constructs. These findings introduce a new direction for cartilage tissue engineering through providing a simple platform for the routine generation of transplantable stem cells derived articular cartilage replacement that might improve joint function.This work was supported by CIBER-BBN Spain (project BIOSURFACES), and the European Commission through the FP7 Industry-Academia Partnerships and Pathways (IAPP) project FIBROGELNET. The valuable support of the project MAT 2015-69315-C3 MYOHEAL, funded by Spanish Ministry of Science and Innovation is also acknowledged.Forget, J.; Awaja, F.; Gugutkov, D.; Gustavsson, J.; Gallego Ferrer, G.; Coelho-Sampaio, T.; Hochman-Mendez, C.... (2016). Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells Toward Quality Cartilage Using Fibrinogen-Based Nanofibers. Macromolecular Bioscience. 16(9):1348-1359. https://doi.org/10.1002/mabi.201600080S1348135916