Гайдаш Александр Александрович − доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник
ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск
Gaidash Alexander A. − D. Sc. (Medicine), Professor, Leading Researcher
9/1, Surganov Str., 220072, Minsk
Кулак Анатолий Иосифович − академик, доктор химических наук, профессор, директор
ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск
Kulak Anatoly I. − Academician, D. Sc. (Chemistry), Professor, Director
9/1, Surganov Str., 220072, Minsk
Крутько Валентина Константиновна − кандидат химических наук, доцент, заведующий лабораторией
ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск
Krut’ko Valentina K. − Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Head of the Laboratory
9/1, Surganov Str., 220072, Minsk
Мусская Ольга Николаевна − кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник
ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск
Musskaya Olga N. − Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Leading Researcher
9/1, Surganov Str., 220072, Minsk
Кульчицкий Владимир Адамович − академик, доктор медицинских наук, профессор
Kulchitsky Vladimir A. − Academician, D. Sc. (Medicine), Professor
Скроцкая Катарина Владимировна − инженер
ул. Ленинградская, 14, 220030
Skrotskaya Katarina V. − Engineer
14, Leningradskaya Str., 220030, Minsk
Кульбицкая Людмила Викторовна − старший научный сотрудник
ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск
Kulbitskaya Lyudmila V. − Senior Researcher
9/1, Surganov Str., 220072, Minsk
Крутько Евгений Николаевич − старший научный сотрудник
ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск
Krutsko Evgeny N. − Senior Researcher
9/1, Surganov Str., 220072, Minsk
Изучены структура и физико-химические свойства скаффолдов, полученных из коллагенового геля с использованием соединительнотканных оболочек паравертебральных сухожилий крыс Вистар. Скаффолды получали при 37 °C (пленчатый) и 6 °C (объемный). При отвердевании в каркасах формируются клубковая и внеклубковая фракции, что характерно для коллагеновых гелей, полученных из сухожильных мембран. Соотношение объемов фракций определяют структура пор и кинкинг коллагеновых фибрилл. В пленчатом скаффолде формируются поры закрытого типа с ослабленным кинкингом, что приводит к доминированию внеклубкового каркаса. В объемном скаффолде интенсифицируется кинкинг, формируются поры открытого типа, что определяет доминирование клубкового каркаса. Морфогенетическими факторами формирования доминантных фракций являются упорядочение и повышенная жесткость, субдоминантных – хаотизация и эластизация коллагеновых каркасов. Фибриллярный коллаген подвергается экстра- и интрафибриллярной минерализации in situ со структурированием кальцийфосфатов по апатитовому направлению. Микромеханические свойства скаффолдов индуцируют экстрафибриллярный синтез и определяют направление апатитогенеза: на жестких матрицах синтезируется стехиометрический гидроксиапатит, на рыхлых – карбонат-гидроксиапатиты. Интрафибриллярный синтез в сочетании с температурой определяют степень кристалличности, состав катионных и анионных подрешеток гидроксиапатитов. На матрицах фибриллярного коллагена с упрочненными связями пептидных и карбонатных групп формируется стехиометрический гидрокси- апатит, степень кристалличности которого модерируется температурой: чем выше температура синтеза, тем выше степень кристалличности и насыщенность кальцием. На матрицах с ослабленными пептидными и C−O связями формируются карбонат-гидроксиапатиты, в которых замещения в анионной подрешетке регулируются температурой: при повышенной температуре CO32− группы замещают преимущественно OH−, при пониженной – PO43− группы.
The structure and physicochemical properties of scaffolds obtained from collagen gel using connective tissue sheaths of paravertebral tendons of Wistar rats were studied. The scaffolds were obtained at 37 °C (filmy) and 6 °C (volumetric). During hardening, the scaffolds form globular and extraglomerular fractions, which is typical for collagen gels obtained from tendon membranes. The ratio of the fraction volumes is determined by the pore structure and kinking of collagen fibrils. In the filmy scaffold, closed-type pores with weakened kinking are formed, which leads to the dominance of the extraglomerular scaffold. In the volumetric scaffold, kinking is intensified, open-type pores are formed, which determines the dominance of the globular scaffold. The morphogenetic factors of dominant fraction formation are ordering and increased rigidity, while the subdominant fractions are chaotization and elasticization of collagen frameworks. Fibrillar collagen undergoes extra- and intrafibrillar mineralization in situ with structuring of calcium phosphates along the apatite direction. The micromechanical properties of scaffolds induce extrafibrillar synthesis and determine the direction of apatitogenesis: stoichiometric hydroxyapatite is synthesized on rigid matrices, while carbonate-hydroxyapatites are synthesized on loose ones. Intrafibrillar synthesis in combination with temperature determines the degree of crystallinity and the composition of cationic and anionic sublattices of hydroxyapatites. On matrices of fibrillar collagen with strengthened bonds of peptide and carbonate groups, stoichiometric hydroxyapatite is formed, the degree of crystallinity of which is moderated by temperature − the higher the synthesis temperature, the higher the degree of crystallinity and saturation with calcium would be. On matrices with weakened peptide and C−O bonds, carbonate-hydroxyapatites are formed, in which substitutions in the anionic sublattice are regulated by temperature: at elevated temperatures, CO32– groups predominantly replace OH–, and at lower temperatures, PO43– groups.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.