Выживаемость изолированных кожных эксплантатов при дистанционном взаимодействии со слоистыми периодическими структурами

Актуальность. В современной реконструктивной хирургии не утратил значение метод пластики полнослойными кожными трансплантатами.

Цель. Исследование в эксперименте возможности длительного сохранения жизнеспособности кожных эксплантатов в условиях полного нарушения трофики при дистанционном взаимодействии со структурами, имеющими слоистое периодическое строение.

Материалы и методы. У кроликов из области спины иссекали полнослойные участки кожи, которые рассекали на фрагменты – эксплантаты размером 1,0 × 1,0 см. Все образцы (n = 81) разделили на три группы и термостатировали 2-е суток при 37 °С на различных расстояниях от металлического материала (алюминий), представленного в формах: I серия – пакет из 20 слоёв гладкой фольги, образующий слоистую периодическую структуру (СПС), II серия – спрессованная «смятая» фольга с хаотичным расположением слоёв, III серия – цельная пластина. После термостатирования гистологическим методом оценивали жизнеспособность эксплантатов во всех сериях наблюдений соответственно представленным формам металлического материала (ФММ).

Результаты. Наиболее высокая выживаемость была выявлена у эксплантатов в опытах I серии, которые взаимодействовали с СПС, состоящей из чередующихся слоев фольги. Предполагается волновая природа такого дистанционного взаимодействия, в результате которого замедлились дистрофические и некротические процессы в кожных образцах. Менее жизнеспособными оказались эксплантаты в III серии опытов. В опытах II серии витальность кожных образцов была резко снижена вследствие быстрого прогрессирования некротических процессов в их тканях.

Заключение. При дистанционном взаимодействии слоистых периодических структур и кожных эксплантатов наблюдается длительное сохранение их жизнеспособности в условиях отсутствия трофики. Результаты исследования перспективны для разработки нового типа раневых покрытий, способствующих улучшению приживаемости пересаженных полнослойных кожных трансплантатов при лечении глубоких дефектов кожных покровов.

1. Hein W. Der heutige Stand der örtlichen Verbrennungsbehandlung // Der Chirurg. 1957. Vol. 28, No 3. P. 127-135.

2. Арьев Т.Я. Термические поражения. Л. : Медицина, Ленинградское отд-ние, 1966. 704 с.

3. Экспериментальное применение раневых покрытий со свойствами фотонных кристаллов для восстановления глубоких дефектов кожных покровов / И.Е. Никитюк, В.А. Кубасов, В.В. Петраш, К.А. Афоничев // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2016. Т. 4, № 3. С. 63-70.

4. Richardson J.J., Björnmalm M., Caruso F. Multilayer assembly. Technology-driven layer-by-layer assembly of nanofilms // Science. 2015. Vol. 348, No 6233. P. aaa2491. DOI: 10.1126/science.aaa2491

5. ShuklaA.,AlmeidaB.Advancesin cellular and tissue engineering using layer-by-layer assembly //Wiley Interdiscip.Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2014. Vol. 6, No 5. P. 411-421. DOI: 10.1002/wnan.1269

6. Layer-by-layer assembly for biomedical applications in the last decade / P. Gentile, I. Carmagnola, T. Nardo, V. Chiono // Nanotechnology. 2015. Vol. 26, No 42. P. 422001. DOI: 10.1088/0957-4484/26/42/422001

7. Jan E., Kotov N.A. Successful differentiation of mouse neural stem cells on layer-by-layer assembled single-walled carbon nanotube composite // Nano Lett. 2007. Vol. 7, No 5. P. 1123-1128. DOI: 10.1021/nl0620132

8. Zhang J., Fu Y., Mo A. Multilayered titanium carbide MXene film for guided bone regeneration // Int. J. Nanomedicine. 2019. Vol. 14. P. 10091- 10103. DOI: 10.2147/IJN.S227830

9. Future prospects for scaffolding methods and biomaterials in skin tissue engineering: A review / A.A. Chaudhari, K. Vig, D.R. Baganizi, R. Sahu, S. Dixit, V. Dennis, S.R. Singh, S.R. Pillai // Int. J. Mol. Sci. 2016. Vol. 17, No 12. P. 1974. DOI: 10.3390/ijms17121974

10. Tsuchida K., Iwasa T., Kobayashi M. Imaging of ultra-weak photon emission for evaluating the oxidative stress of human skin // J. Photochem. Photobiol. B. 2019. Vol. 198. P. 111562. DOI: 10.1016/j.jphotbiool.2019.111562

11. Calcerrada M., Garcia-Ruiz C. Human ultra-weak photon emission: key analytical aspects, results and future trends – a review // Crit. Rev. Anal. Chem. 2019. Vol. 49, No 4. P. 368-381. DOI: 10.1080/10408347.2018.1534199

12. Ou-Yang H. The application of ultra-weak photon emission in dermatology // J. Photochem. Photobiol. B. 2014. Vol. 139. P. 63-70. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2013.10.003

13. Laager F. Light based cellular interactions: hypotheses and perspectives // Front. Phys. 2015. Vol. 3. Article 55. DOI: 10.3389/fphy.2015.00055

14. Short-time fractal analysis of biological autoluminescence / M. Dlask, J. Kukal, M. Poplová, P. Sovka, M. Cifra // PLoS One. 2019. Vol. 14, No 7. P. e0214427. DOI: 10.1371/journal.pone.0214427

15. Levin M., Martyniuk C.J. The bioelectric code: An ancient computational medium for dynamic control of growth and form // Biosystems. 2018. Vol. 164. P. 76-93. DOI: 10.1016/j.biosystems.2017.08.009

16. Петраш В.В., Никитюк И.Е. Использование эффектов фотонно-волновых взаимодействий биосистем с веществом в продлении жизнеспособности изолированных кожных лоскутов // Вестник Санкт-Петербургской гос. мед. акад. им. И.И. Мечникова. 2007. Т. 8, № 1. С. 118-121.

17. Magnetization-induced second- and third harmonic generation in magnetophotonic crystals / O.A. Aktsipetrov, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, T.V. Murzina, M. Inoue, K. Nishimura, H. Uchida // J. Optical Soc. Am. 2005. Vol. 22, No 1. P. 176-186. doi: 10.1364/JOSAB.22.000176

18. Биологические структуры как фотонные объекты / А.В. Ильинский, Ф. Сильва-Андраде, Е.Б. Шадрин, В.О. Самойлов, А.Л. Орбели // Биофизика. 2006. Т. 51, № 4. С. 743-748.

19. Эпидермис – слоисто-периодическая биоструктура со свойствами фотонных кристаллов / В.А. Кубасов, И.Е. Никитюк, В.В. Петраш, Б.М. Ворошилов (Штрупп). М. : Эдитус, 2019. 236 с. DOI: 10.18720/SPBPU/2/z19-2

20. Flexible and conductive MXene films and nanocomposites with high capacitance / Z. Ling, C.E. Ren, M.Q. Zhao, J. Yang, J.M. Giammarco, J. Qiu, M.W. Barsoum, Y. Gogotsi // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014. Vol. 111, No 47. P. 16676-16681. DOI: 10.1073/pnas.1414215111

21. Anasori B., Lukatskaya M., Gogotsi Y. 2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage // Nat. Rev. Mater. 2017. Vol. 2. P. 16098. DOI: 10.1038/natrevmats.2016.98

22. Conductive two-dimensional titanium carbide 'clay' with high volumetric capacitance / M. Ghidiu, M.R. Lukatskaya, M.Q. Zhao, Y. Gogotsi, M.W. Barsoum // Nature. 2014. Vol. 516, No 7529. P. 78-81. DOI: 10.1038/nature13970

23. Zhang S., Xing M., Li B. Biomimetic layer-by-layer self-assembly of nanofilms, nanocoatings, and 3D scaffolds for tissue engineering // Int. J. Mol. Sci. 2018. Vol. 19, No 6. P. 1641. DOI: 10.3390/ijms19061641

24. Матричный гистогенез биологических тканей при их регенерации на имплантатах со слоистой периодической структурой / И.Е. Никитюк, В.В. Петраш, В.А. Кубасов, Н.Г. Захарова, Л.В. Ильина // Фундаментальные исследования. 2012. № 7-2. С. 372-376.