来自俄罗斯和爱尔兰的一组科学家发现了组织工程生物群(用于组织修复的生物“框架”)的质量如何受到各种化学固定剂(交联剂)的影响。这些化合物在生物体聚合物之间形成化学“桥”并改变其机械和功能性质。它将有助于选择交联剂来治疗某些移植物。研究结果发表在国际异种移植协会的官方杂志上。

科学家研究了牛心包，这种心包常用于重建手术。为了防止人体免疫系统对此类移植物起反应，动物细胞从它们中移除，只留下形成结缔组织框架的细胞外基质，主要由聚合物组成 - 长链分子(主要是蛋白质)。根据移植所用组织的类型，需要不同的属性。例如，人造心脏瓣膜需要具有光滑表面，高强度和对酶的抗性的组织。与之相反，骨膜应在一段时间后溶解，让位于患者的骨组织。

为了延长基于生物体的移植物的稳定性并获得所需的特征，广泛使用交联剂。该文章的作者研究了天然不同的交联剂的影响：二异氰酸酯，碳二亚胺，环氧化合物 - 和植物代谢物京尼平。

这项工作不同于类似的研究，因为生物体系来自相同处理的组织来源，并且他们的机制在接近移植后移植物的条件下进行评估。在这项工作中，采用了广泛的尖端技术来实现材料的全面表征。

使用双光子共聚焦激光扫描，原子力，扫描电子和偏振光显微镜研究用每种交联剂处理后生物组的结构特征。科学家们确定了它们对酶，弹性(杨氏模量)和维持细胞生长的能力的抵抗力。

为了确定蛋白水解酶对生物体的脆弱性，将组织置于含有胶原酶的模拟环境中，该环境破坏胶原中的肽键，并监测生物体溶解。

在组织学分析期间，生物组织的组分用各种试剂染色，以确定它们的定性组成和结构组织。

扫描电子和原子力显微镜使得可以获得组织表面的准确图像，并且机械测试允许评估生物体在它们破裂之前可以在多大程度上拉伸(沿着纤维和穿过纤维)。还评估了组织的细胞毒性 - 交联剂残基可能对细胞造成的损害。

结果显示，四种测试试剂中的三种显着增加了生物体对胶原酶的抗性：24小时后碳二亚胺样品几乎完全溶解，二异氰酸酯和京尼平样品 - 部分溶解，和环氧化合物样品 - 保持94%不变。京尼平和环氧化合物的作用导致组织增厚(分别为250至420和600微米)，二异氰酸酯和碳二亚胺在其表面上出现突起。

由于组织收缩，处理的每种基质的杨氏模量降低。碳二亚胺和环氧化合物没有增加基质细胞毒性，并且细胞存活率仍然保持在治疗前 - 超过70%，另外两种药物增加了细胞毒性，但它仍保持在可接受的水平。

该研究将帮助科学家更准确地选择用于移植的交联剂，并获得具有适当特征的生物体。因此，二异氰酸酯使移植物更粗糙，并且可适用于骨植入。环氧化合物有助于生物体内更好地抵抗酶 - 这是心血管手术的有利条件。