Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий

Abstract

Изучали физико-механические свойства ткани перикарда, створок аортального клапана и артерий свиньи на этапах девитализации криорадиационным способом. Для предымплантационной обработки ксенотканей использовали низкие температуры и ионизирующее излучение. Проводили тест одноосного растяжения тканей после замораживанияотогрева, облучения потоком электронов, а также после их сочетанного воздействия. Показано, что экстрацеллюлярный матрикс (ЭЦМ) девитализированных тканей сохраняет свою целостность и обладает физико-механическими свойствами, характерными для нативных тканей как в продольном, так и поперечном направлении. Предварительное замораживание до –196°С проявляет радиопротекторное действие и нивелирует отрицательные эффекты β– -радиации на ЭЦМ. Глубокое замораживание и β– -радиация индуцируют образование дополнительных внутри- и межмолекулярных поперечных связей и проявляют синергический эффект: существенно усиливаются упругие свойства тканей. Модифицированная ткань перикарда, створок клапана и артерий с заданными физико-механическими характеристиками может использоваться в качестве тканевых имплантатов: упругие свойства обеспечивают длительное существование в организме реципиента; запас прочности позволяет выдерживать эксплуатационные нагрузки в процессе функционирования; сохраняется каркасность, эластичность, способность к растяжимости, устойчивость к излому и скручиванию.

Вивчали фізико-механічні властивості перикарду, стулок аортального клапана й артерій свині на етапах девіталізації кріорадіаційним способом. Для передімплантаційної обробки ксенотканин використовували низькі температури та іонізуюче випромінювання. Проводили тест одноосьового розтягування тканин після заморожування-відігріву, опромінення потоком електронів, а також після їх поєднаної дії. Показано, що екстрацелюлярний матрикс (ЕЦМ) девіталізованих тканин зберігає свою цілісність і має фізико-механічні властивості, характерні для нативних тканин як у поздовжньому, так і поперечному напрямку. Попереднє заморожування до –196°С проявляє радіопротекторну дію та нівелює негативні ефекти β–-радіації на ЕЦМ. Глибоке заморожування і β–-радіація індукують утворення додаткових внутрішньо- і міжмолекулярних поперечних звязків і проявляють синергічний ефект: істотно посилюються пружні властивості тканин. Модифікована тканина перикарду, стулки клапана й артерії з заданими фізико-механічними характеристиками може використовуватися як тканевий імплантат: пружні властивості забеспечують довгостроковий час існування в організмі реципієнта; запас міцності дозволяє витримувати експлуатаційні навантаження в процесі функціонування; зберігається каркасність, еластичність, здатність до розтяжності, стійкість до зламу та скручування.

Physical and mechanical properties of the tissues of porcine pericardium, aortic valve leaflets and arteries have been studied following devitalization by cryoirradiation method. Low temperatures and ionizing radiation were used for pre-implantation treatment of xenotissues. Uniaxial tension of tissues was tested after freeze-thawing, radiation with flow of electrons, as well as after their combined impact. The extracellular matrix (ECM) of devitalized tissues has been shown to retain its integrity and to possess physical and mechanical properties characteristic for native tissue in both the longitudinal and transverse directions. Pre-freezing to –196°C exhibits a radioprotective effect and eliminates the negative influences of β– -radiation on the ECM. Deep freezing and β–- radiation induce the formation of additional intra- and intermolecular cross-linking as well as demonstrate a synergistic effect: elastic properties of tissues are significantly strengthened. Modified tissue of pericardium, valve leaflets and arteries with pre-determined physical and mechanical characteristics can be used as tissue implants and scaffolds: elastic properties provide lasting existence in a recipient's body (allowing the repopulation and formation of new structure); the strength margin to withstand the operational loads during functioning; preserved carcass ability, elasticity, extensibility, breakage and twisting resistance.