Модели тканевых эквивалентов для регенеративной медицины

Проект направлен на разработку фундаментальных основ технологической платформы создания тканевых эквивалентов для устранения дефектов и восстановления поврежденных тканей организма человека и животных. Современные требования, предъявляемые к этим высокотехнологичным биомедицинским изделиям, обусловлены их конкретными применениями в регенеративной медицине. Именно они определяют перечень и структуру целого ряда междисциплинарных исследований в области физики, химии, науке о материалах, биологии и биомедицины, проведение которых необходимо для успешного достижения поставленной цели. Основной целью проекта является разработка математических и физических моделей тканевых эквивалентов, а также их верификация in vitro и in vivo. В соответствие с этим, основное внимание в Проекте будет уделено:- разработке компьютерных моделей процессов резорбции алифатических полиэфиров и матричных структур (матриксов) на их основе в культуральных средах, содержащих мультипотентные стромальные клетки (МСК);-разработке компьютерных моделей процессов выживаемости, пролиферации и дифференцировки МСК в объеме и на поверхности полиэфирных матриксов различной архитектоники на основе экспериментальных данных, полученных in vitro;-изготовлению экспериментальных образцов тканеинженерных конструкций на основе полиэфирных матриксов и МСК с использованием разработанных компьютерных моделей и их исследованию in vivo.Для этого с помощью аддитивных и сверхкритических флюидных технологий будут изготовлены биосовместимые и биорезорбируемые полимерные матрицы-носители заданной архитектоники, обеспечивающие первичную адгезию, пролиферацию и дифференцировку МСК в культуральных средах. В условиях in vitro будут изучены процессы резорбции материалов полимерных матриксов и формирования на их месте межклеточного матрикса требуемого типа. На основе полученных данных будут разработаны математическая модель, описывающая динамику замещения исходной тканеинженерной конструкции тканевым эквивалентом и компьютерная программа для расчета пространственно-временного распределения ткани, формируемой de novo. В основе этой модели будет лежать система дифференциальных кинетических уравнений, учитывающих диффузию питательных веществ и клеток через поры матрикса, вариации концентраций МСК, продуктов их жизнедеятельности и других биоактивных веществ, а также изменение химической и пространственной структуры исходного матрикса. Заключительный этап проекта будет посвящен верификации разработанных математических и физических моделей тканевых эквивалентов in vivo на модели подкожной имплантации.