Objective: to perform a comparative morphological study of biocompatibility, biodegradation, and tissue response to implantation of collagen matrices (scaffolds) for tissue engineering in urology and other areas of medicine.
Material and methods: Nine matrix types, such as porous materials reconstructed from collagen solution; a collagen sponge-vicryl mesh composite; decellularized and freeze-dried bovine, equine, and fish dermis; small intestinal submucosa, decellularized bovine dura mater; and decellularized human femoral artery, were implanted subcutaneously in 225 rats. The tissues at the implantation site were investigated for a period of 5 to 90 days. Classical histology and nonlinear optical microscopy (NLOM) were applied.
Results: The investigations showed no rejection of all the collagen materials. The period of matrix bioresorption varied from 10 days for collagen sponges to 2 months for decellularized and freeze-dried vessels and vicryl meshes. Collagen was prone to macrophage resorption and enzymatic lysis, being replaced by granulation tissue and then fibrous tissue, followed by its involution. NLOM allowed the investigators to study the number, density, interposition, and spatial organization of collagen structures in the matrices and adjacent tissues, and their change over time during implantation.
Conclusion: The performed investigation could recommend three matrices: hybrid collagen/vicryl composite; decellularized bovine dermis; and decellularized porcine small intestinal submucosa, which are most adequate for tissue engineering in urology. These and other collagen matrices may be used in different areas of regenerative medicine.
Цель исследования - сравнительное морфологическое изучение биосовместимости, биодеградации и тканевой реакции на имплантацию коллагеновых матриксов (скаффолдов) для тканевой инженерии в урологии и других областях медицины. Материал и методы. Девять видов матриксов - пористые материалы, реконструированные из раствора коллагена, композит коллагеновой губки и викриловой сетки, децеллюляризированная и лиофилизированная дерма коров, лошадей и рыб, подслизистая основа стенки тонкой кишки (SIS), децеллюляризированные твердая мозговая оболочка коровы и бедренная артерия человека имплантированы подкожно 225 крысам. Ткани из области имплантации изучены в сроки от 5 до 90 сут. Использованы классические гистологические методы и нелинейная оптическая микроскопия (НЛОМ). Результаты. Результаты исследования показали отсутствие реакции отторжения у всех коллагеновых материалов. Сроки биорезорбции матриксов варьируют от 10 сут у коллагеновых губок до 2 мес у ДЦЛ-сосуда и викриловой сетки. Коллаген подвергается макрофагальной резорбции и ферментативному лизису, замещаясь грануляционной, а затем фиброзной тканью с последующей ее инволюцией. НЛОМ позволила изучить количество, плотность, взаиморасположение и пространственную организацию коллагеновых структур в матриксах и окружающих тканях, их изменение в динамике имплантации. Заключение. Проведенное исследование позволило рекомендовать три наиболее адекватных для тканевой инженерии в урологии матрикса: гибридный коллаген-викриловый композит, децеллюляризированные дерму коровы и подслизистую основу стенки тонкой кишки свиньи. Эти, а также другие изученные коллагеновые матриксы могут использоваться в различных сферах регенеративной медицины.