sibmedСибирский научный медицинский журналСибирский научный медицинский журнал2410-25122410-2520ИЦиГ СО РАН10.18699/SSMJ20240208sibmed-1461Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИBIOMEDICINEСравнительная оценка гемосовместимости шовного материала, модифицированного гепарином с помощью разных методикComparative assessment of hemocompatibility of the suture material modified with heparin using different techniqueshttps://orcid.org/0000-0002-0033-9376АкентьеваТ. Н.AkentievaТ. N.

Акентьева Татьяна Николаевна

650002, г. Кемерово, б-р им. Академика Л.С. Барбараша, 6

Tatyana N. Akentieva

650002, Kemerovo, Academician Barbarash blvd., 6

t.akentyeva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7259-9089ЛузгаревС. В.LuzgarevS. V.

Лузгарев Сергей Валентинович, к.х.н.

650000, г. Кемерово, ул. Красная, 6

Sergey V. Luzgarev, candidate of chemical sciences

650000, Kemerovo, Krasnaya st., 6

polymer@kemsu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4890-0393ГлушковаТ. В.GlushkovaТ. V.

Глушкова Татьяна Владимировна, к.б.н.

650002, г. Кемерово, б-р им. Академика Л.С. Барбараша, 6

Tatyana V. Glushkova, candidate of biological sciences

650002, Kemerovo, Academician Barbarash blvd., 6

bio.tvg@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6134-7468КудрявцеваЮ. А.KudryavtsevaYu. А.

Кудрявцева Юлия Александровна, д.б.н.

650002, г. Кемерово, б-р им. Академика Л.С. Барбараша, 6

Yulia A. Kudryavtseva, doctor of biological sciences

650002, Kemerovo, Academician Barbarash blvd., 6

kudryavtseva_yulia@list.ruНИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеванийРоссияResearch Institute for Complex Issues of Cardiovascular DiseasesRussian FederationКемеровский государственный университетРоссияKemerovo State UniversityRussian Federation2024270420244426472Copyright © Акентьева Т.Н., Лузгарев С.В., Глушкова Т.В., Кудрявцева Ю.А., 20242024Акентьева Т.Н., Лузгарев С.В., Глушкова Т.В., Кудрявцева Ю.А.Akentieva Т.N., Luzgarev S.V., Glushkova Т.V., Kudryavtseva Y.А.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibmed.elpub.ru/jour/article/view/1461

Проблема послеоперационных осложнений в хирургической практике, в том числе и тромбозов, нередко связана с используемым шовным материалом. Поиск новых видов шовных материалов, способных снизить риск развития послеоперационных осложнений в зоне сосудистого анастомоза, является актуальной задачей. Цель исследования – сравнительная оценка эффективности двух видов модификаций хирургического шовного материала гепарином для повышения гемосовместимости нити. Материал и методы. В настоящем исследовании использовали нить на основе полипропилена Prolene 3,0 (Ethicon, США). Ее модификацию проводили с помощью двух методик, основанных на использовании гепарина с полидиметилсилоксановым каучуком и гепарина с полигидроксибутиратом/оксивалератом. Состоятельность модифицирующего слоя и гемосовместимость оценивали методом сканирующей электронной микроскопии, спектроскопии диффузного рассеяния, гемолиза эритроцитов, адгезии и агрегации тромбоцитов. Результаты и их обсуждение. Покрытие на основе полидиметилсилоксанового каучука и гепарина располагалось неравномерно, с зонами утолщения или, наоборот, с зонами полного отсутствия покрытия. Модифицирующий слой на основе полигидроксибутирата/оксивалерата и гепарина располагался равномерно, без признаков утолщения и слущивания. Спектроскопия диффузного рассеяния подтвердила его присутствие на поверхности нити. Оценка гемосовместимости модифицированных нитей показала отсутствие гемолиза во всех исследуемых группах. Покрытие на основе полигидроксибутирата/ оксивалерата и гепарина статистически значимо снизило максимум агрегации тромбоцитов (46,28 %) относительно немодифицированной нити (82,64 %), модификация полидиметилсилоксановым каучуком и гепарином не повлияла на величину показателя (77,72 %). Количество адгезированных тромбоцитов на поверхности модифицированной полигидроксибутиратом/оксивалератом и гепарином нити было незначительным, встречались лишь единичные неактивированные формы тромбоцитов, в отличие от нити, модифицированной полидиметилсилоксановым каучуком и гепарином, на поверхности которой обнаружено большое количество адгезированных активированных тромбоцитов. Заключение. Результаты, полученные в ходе настоящего исследования, свидетельствуют о перспективности подхода в профилактике послеоперационных тромбозов путем послойной модификации хирургического шовного материала полигидроксибутиратом/оксивалератом и гепарином.

Postoperative complications in surgery, including thrombosis, are often associated with the suture material. The search for new types of suture materials that reduce the risk of vascular anastomotic complications remains an urgent task. The aim of the study was to compare and evaluate the effectiveness of two types of suture materials modified with heparin in terms of the hemocompatibility. Material and methods. The study involved a thread based on the Prolene 3.0 Polypropylene Suture (Ethicon, USA) that had undergone subsequent modification. The suture was modified with either heparin with polydimethylsiloxane or heparin with polyhydroxybutyrate/oxyvalerate. The consistency and hemocompatibility of the modifying layer were evaluated by scanning electron microscopy, diffuse scattering spectroscopy, hemolysis, platelet adhesion and aggregation. Results and discussion. The modifying layer based on heparin and polydimethylsiloxane was nonhomogeneous, with either thick or completely absent coating layer. The modifying layer based on heparin and polyhydroxybutyrate/oxyvalerate was homogeneous, without signs of thickening. Diffuse reflectance spectroscopy confirmed its presence on the thread surface. Evaluation of the hemocompatibility of the modified thread revealed the absence of hemolysis in all the studied groups. The modifying layer based on heparin and polyhydroxybutyrate/ oxyvalerate significantly reduced the maximum platelet aggregation (46.28 %) compared with the unmodified thread (82.64 %), the thread modification with heparin and polydimethylsiloxane did not influence on the indicator (77.72 %). The number of platelets adhered on the surface of the thread modified with heparin and polyhydroxybutyrate/oxyvalerate was insignificant, consisting of single inactivated platelets, in contrast to a thread modified with polydimethylsiloxane rubber and heparin, on the surface of which a large number of adherent activated platelets were found. Conclusions. The results obtained indicate the promising approach for the prevention of postoperative thrombosis by layer-by-layer modification of thread with heparin and polyhydroxybutyrate/oxyvalerate.

шовный материалполигидроксибутират/оксивалератгемосовместимостьадгезия тромбоцитовагрегация тромбоцитовгемолиз эритроцитовспектроскопия диффузного отраженияsuture materialpolyhydroxybutyrate/oxyvaleratehemocompatibilityplatelet adhesionplatelet aggregationerythrocyte hemolysisdiffuse reflectance spectroscopyРабота выполнена в рамках фундаментальной темы № 0419-2022-0001 «Молекулярные, клеточные и биомеханические механизмы патогенеза сердечно-сосудистых заболеваний в разработке новых методов лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы на основе персонифицированной фармакотерапии, внедрения малоинвазивных медицинских изделий, биоматериалов и тканеинженерных имплантатов».Тhis work was carried out within the framework of the fundamental topic No. 0419-2022-0001 “Molecular, cellular and biomechanical mechanisms of the pathogenesis of cardiovascular diseases in the development of new methods of treatment of cardiovascular diseases based on personalized pharmacotherapy, the implementation of minimally invasive medical devices, biomaterials and tissue-engineered grafts” (scientific supervisor – Academician of the RAS L.S. Barbarash).ReferencesWong C.Y., Vries M.R., Wang Y., Vorst J.R., Vahrmeijer A.L., Zonneveld A.J., Chaudhury P.R., Rabelink T.J., Quax P.H., Rotmans J.I. Vascular remodeling and intimal hyperplasia in a novel murine model of arteriovenous fistula failure. J. Vasc. Surg. 2014;59(1):192– 201. doi: 10.1016/j.jvs.2013.02.242Wong C.Y., Vries M.R., Wang Y., Vorst J.R., Vahrmeijer A.L., Zonneveld A.J., Chaudhury P.R., Rabelink T.J., Quax P.H., Rotmans J.I. Vascular remodeling and intimal hyperplasia in a novel murine model of arteriovenous fistula failure. J. Vasc. Surg. 2014;59(1):192– 201. doi: 10.1016/j.jvs.2013.02.242Kearns M.C., Baker J., Myers S., Ghanem A. Towards standardization of training and practice of reconstructive microsurgery: an evidence-based recommendation for anastomosis thrombosis prophylaxis. Eur. J. Plast. Surg. 2018;41(4):379–386. doi: 10.1007/s00238-018-1417-0Kearns M.C., Baker J., Myers S., Ghanem A. Towards standardization of training and practice of reconstructive microsurgery: an evidence-based recommendation for anastomosis thrombosis prophylaxis. Eur. J. Plast. Surg. 2018;41(4):379–386. doi: 10.1007/s00238-018-1417-0Lee V.T., Tiong H.Y., Vathsala A., Madhavan K. Surgical salvage of partial pancreatic allograft thrombosis presenting as ruptured pancreatic cyst: a case report. Transplant. Proc. 2014;46(6):2019–2022. doi: 10.1016/j.transproceed.2014.05.082Lee V.T., Tiong H.Y., Vathsala A., Madhavan K. Surgical salvage of partial pancreatic allograft thrombosis presenting as ruptured pancreatic cyst: a case report. Transplant. Proc. 2014;46(6):2019–2022. doi: 10.1016/j.transproceed.2014.05.082Luong-Van E., Grondahl L., Chua K.N., Leong K.W., Nurcombe V., Cool S.M. Controlled release of heparin from poly(epsilon-caprolactone) electrospun fibers. Biomaterials. 2006;27(9):2042–2050. doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.10.028Luong-Van E., Grondahl L., Chua K.N., Leong K.W., Nurcombe V., Cool S.M. Controlled release of heparin from poly(epsilon-caprolactone) electrospun fibers. Biomaterials. 2006;27(9):2042–2050. doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.10.028Klopfleisch R. Macrophage reaction against biomaterials in the mouse model – Phenotypes, functions and markers. Acta Biomater. 2016;43:3–13. doi: 10.1016/j.actbio.2016.07.003Klopfleisch R. Macrophage reaction against biomaterials in the mouse model – Phenotypes, functions and markers. Acta Biomater. 2016;43:3–13. doi: 10.1016/j.actbio.2016.07.003Douglass M., Garren M., Devine R., Mondal A., Handa H. Bio-inspired hemocompatible surface modifications for biomedical applications Prog. Mater. Sci. 2022;130:100997. doi: 10.1016/j.pmatsci.2022.100997Douglass M., Garren M., Devine R., Mondal A., Handa H. Bio-inspired hemocompatible surface modifications for biomedical applications Prog. Mater. Sci. 2022;130:100997. doi: 10.1016/j.pmatsci.2022.100997Noskovicova N., Hinz B., Pakshir P. Implant fibrosis and the underappreciated role of myofibroblasts in the foreign body reaction. Cells. 2021;10(7):1794. doi: 10.3390/cells10071794Noskovicova N., Hinz B., Pakshir P. Implant fibrosis and the underappreciated role of myofibroblasts in the foreign body reaction. Cells. 2021;10(7):1794. doi: 10.3390/cells10071794Белоярцев Д.Ф., Талыблы О.Л. Отдаленные результаты эверсионной каротидной эндартерэктомии в зависимости от используемого шовного материала. Ангиол. и сосуд. хир. 2018;24(2):123–129.Beloyartsev D.F., Talybly O.L. Long-term results of eversion carotid endarterectomy depending on the suture material used. Angiologiya i sosudistaya khirurgiya = Angiology and Vascular Surgery. 2018;24(2):123–129. [In Russian].Leivo J., Virjula S., Vanhatupa S., Kartasalo K., Kreutzer J., Miettinen S., Kallio P. A durable and biocompatible ascorbic acid-based covalent coating method of polydimethylsiloxane for dynamic cell culture. J. R. Soc. Interface. 2017;14(132):20170318. doi: 10.1098/rsif.2017.0318Leivo J., Virjula S., Vanhatupa S., Kartasalo K., Kreutzer J., Miettinen S., Kallio P. A durable and biocompatible ascorbic acid-based covalent coating method of polydimethylsiloxane for dynamic cell culture. J. R. Soc. Interface. 2017;14(132):20170318. doi: 10.1098/rsif.2017.0318Акентьева Т.Н., Мухамадияров Р.А., Кривкина Е.О., Лузгарев С.В., Кудрявцева Ю.А. Экспериментальная оценка спаечного процесса в брюшной полости при использовании немодифицированного шовного материала и модифицированного гепарином. Хирургия. 2020;(3):29– 34. doi: 10.17116/hirurgia202003129Akentyeva T.N., Mukhamadiyarov R.A., Krivkina E.O., Luzgarev S.V., Kudryavtseva Yu.A. Influence of unmodified and modified sutures on experimental abdominal adhesive process. Khirurgiya = Surgery. 2020:(3):29–34. [in Russian]. doi: 10.17116/hirurgia202003129Ye X., Wang Z., Zhang X., Zhou M., Cai L. Hemocompatibility research on the micro-structure surface of a bionic heart valve. Biomed. Mater. Eng. 2014;24(6):2361–2369. doi: 10.3233/BME-141049Ye X., Wang Z., Zhang X., Zhou M., Cai L. Hemocompatibility research on the micro-structure surface of a bionic heart valve. Biomed. Mater. Eng. 2014;24(6):2361–2369. doi: 10.3233/BME-141049Shen X., Su F., Dong J., Fan Z., Duan Y., Li S. In vitro biocompatibility evaluation of bioresorbable copolymers prepared from L-lactide, 1, 3-trimethylene carbonate and glycolide for cardiovascular applications. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2015;26(8):497–514. doi: 10.1080/09205063.2015.1030992Shen X., Su F., Dong J., Fan Z., Duan Y., Li S. In vitro biocompatibility evaluation of bioresorbable copolymers prepared from L-lactide, 1, 3-trimethylene carbonate and glycolide for cardiovascular applications. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2015;26(8):497–514. doi: 10.1080/09205063.2015.1030992Bae S., DiBalsi M.J., Meilinger N., Zhang C., Beal E., Korneva G., Brown R.O., Kornev K.G., Lee J.S. Heparin-eluting electrospun nanofiber yarns for antithrombotic vascular sutures. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018;10(10):8426–8435. doi: 10.1021/acsami.7b14888Bae S., DiBalsi M.J., Meilinger N., Zhang C., Beal E., Korneva G., Brown R.O., Kornev K.G., Lee J.S. Heparin-eluting electrospun nanofiber yarns for antithrombotic vascular sutures. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018;10(10):8426–8435. doi: 10.1021/acsami.7b14888Mohandas S.P., Balan L., Gopi J., Anoop B.S., Mohan S.P., Rosamma Ph., Cubelio S.S., Bright Singh I.S. Biocompatibility of polyhydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate films generated from Bacillus cereus MCCB 281 for medical applications. Int. J. Biol. Macromol. 2021;176:244–252. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.02.006Mohandas S.P., Balan L., Gopi J., Anoop B.S., Mohan S.P., Rosamma Ph., Cubelio S.S., Bright Singh I.S. Biocompatibility of polyhydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate films generated from Bacillus cereus MCCB 281 for medical applications. Int. J. Biol. Macromol. 2021;176:244–252. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.02.006Kaniuk L., Stachewicz U. Development and advantages of biodegradable PHA polymers based on electrospun PHBV fibers for tissue engineering and other biomedical applications. ACS Biomater. Sci. Eng. 2021;7(12):5339–5362. doi: 10.1021/acsbiomaterials.1c00757Kaniuk L., Stachewicz U. Development and advantages of biodegradable PHA polymers based on electrospun PHBV fibers for tissue engineering and other biomedical applications. ACS Biomater. Sci. Eng. 2021;7(12):5339–5362. doi: 10.1021/acsbiomaterials.1c00757

The authors declare that there are no conflicts of interest present.