Классические дерматологические подходы к ранозаживлению основываются на различных видах наружной терапии, направленной на скорейшее закрытие тканевого дефекта «любой ценой», в том числе и с формированием рубца. И поскольку основные звенья эволюции раны трактуются с позиций скрытой хронической аутоиммунной патологии, терапевтические мероприятия часто сводятся к антибактериальным и иммуносупрессивным воздействиям.
Однако, в исследованиях некоторых авторов было установлено участие иммунной системы в регуляции процессов физиологической и репаративной регенерации тканей. В этой связи представляет интерес поиск способов влияния на процессы регенерации посредством воздействия на естественные механизмы иммунной системы через стимуляцию репаративных процессов.
Актуальность решения этой задачи также определена постановлением Правительства Российской Федерации и приказом Минэкономразвития об обеспечении государственного контроля качества исследований парфюмерно-косметической продукции для осуществления процедуры оценки соответствия требованиям технического регламента Таможенного союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции» ТР ТС 009/2011 (Федеральный закон от 28.12.2013 № 412-ФЗ ред. от 23.06.2014 «Об аккредитации в национальной системе аккредитации»).
В одной из концептуальных схем был выделен видовой концепт одного из фенотипов клеток кожи, по отношению к которому была поставлена задача разработки технического устройства для избирательной активации in vitro клеток кожи определенного фенотипа. С учетом результатов концептуализации решение обозначенной задачи было сформулировано так:
Среди полного разнообразия фенотипов субпопуляций видовых клеток с наборами их функций, заданных концептуальной схемой D3, найти такой фенотип, который определяется следующим термом:
TR1 = {d ∈ D3 ⎜(Pr1d ∈ X2)}
Разработать техническое устройство, способное активировать функции клеток этого множества.
В результате решения этой задачи был разработан амплификатор репаративных потенций клеток кожи – устройство для избирательной активации in vitro клеток кожи определенного фенотипа. С одной стороны, это устройство – отклик на потребность внедрения в медицинскую практику экспертных систем систем. С другой стороны – оно открывает возможность для создания ряда решений по так называемой «адресной доставке» активных веществ, перспективы которой в практической дерматологии были обозначены ранее российскими и зарубежными авторами благодаря тому, что динамика состояний кожи может стать управляемой на уровне ее клеточного состава.
Термин «амплификация», введенный Р. Декартом в «Метафизических размышлениях» означал «усиление», но мы используем это слово в качестве имени к техническому изобретению, трактуя его как активатор репаративных потенций, коими обладает клетка кожи и, которые могут быть функционально прогрессивно проявлены.
Полезная модель амплификатора репаративных потенций относится к биотехнологиям в клеточной медицине, а именно к устройствам для работы с клетками кожи человека, создающим практическое удобство активации in vitro и внесения в рану активированных клеток кожи. Это первый практический шаг использования открывшихся возможностей изучения свойств фенотипов субпопуляций клеток кожи и целенаправленное регулирование этих свойств (активация, подавление, усиление, видоизменение и пр.) с учетом индивидуальных особенностей пациентов.
При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет активации репаративных потенций клеток кожи в устройстве, содержащем емкости из непрозрачного материала в форме усеченных конусов вставляемых друг в друга, которые дополнительно имеют на боковой поверхности выступающие кольцевые буртики с симметричными фасками для герметизации, причем верхний усеченный конус заполнен активатором, верхний конец верхнего усеченного конуса закрыт плоской глухой крышкой, а его нижний торец представляет собой мембрану с равномерно распределенными отверстиями диаметром 5-7 мкм, при этом нижний усеченный конус заполнен жизнеспособной гетерогенной популяцией клеток кожи в виде суспензии. На схеме представлен общий вид устройства (рис. 4.11).
Рисунок 4.11. Схема устройства полезной модели для избирательной активации in vitro клеток кожи определенного фенотипа – амплификатор репаративных потенций.
В целом, устройство состоит из:
верхнего усеченного конуса, имеющего на боковой поверхности, выступающий наружу конуса, кольцевой буртик,
кольцевого буртика на боковой поверхности верхнего усеченного конуса, выступающего наружу конуса для фиксации нижнего усеченного конуса,
кольцевого буртика на верхнем торце верхнего усеченного конуса, выступающего наружу конуса для фиксации крышки,
глухой плоской крышки,
мембраны в нижнем торце верхнего усеченного конуса,
равномерно распределенных отверстий диаметром 5-7 мкм в мембране нижнего торца верхнего усеченного конуса,
внутренней полости верхнего усеченного конуса заполненной активатором,
нижнего усеченного конуса,
кольцевого буртика на верхнем торце нижнего усеченного конуса, выступающего внутрь конуса,
нижнего торца нижнего усеченного конуса, который является глухим,
внутренней полости нижнего усеченного конуса, заполняемой разделенной жизнеспособной гетерогенной популяцией клеток кожи в виде суспензии.
Герметичность соединения верхнего усеченного конуса с нижним обеспечивается выступающими кольцевыми буртиками (2 и 9) на их боковой поверхности и благодаря конусной форме емкостей в результате постоянного поджатия нижнего усеченного конуса к верхнему. При этом буртики имеют симметричные фаски для облегчения соединения усеченных конусов друг с другом. Кроме того, герметичность нижнего усеченного конуса дополнительно обеспечивается гидравлическим затвором, образованным действующим веществом в верхнем усеченном конусе, что препятствует возможному проникновению чего-либо из окружающей среды в активируемые клетки кожи (рис. 4.12).
Рисунок 4.12. Кольцевые буртики устройства, обеспечивающие герметичность соединения верхнего усеченного конуса с нижним
Обеспечение ограниченного контакта активирующего вещества, которое позволяет не только культивировать клетки кожи, но и активировать их к выработке биологически активных веществ, способствующих возникновению репаративных потенций) с активируемыми клетками кожи происходит в результате размещения в верхнем усеченном конусе действующего вещества – активатора, биологически активные молекулы которого, благодаря градиенту плотности, диффундируют через мембрану с диаметром отверстий 5-7 мкм к активируемым клеткам кожи, находящимся в нижнем усеченном конусе. Диаметр отверстий в мембране выбран исходя из размеров клеток кожи, которые составляют от 8 мкм до 15 мкм, для предотвращения проникновения клеток кожи из нижнего усеченного конуса в активирующее вещество. Таким образом, часть активирующего вещества (7) оказывается погруженной в суспензию разделенной жизнеспособной гетерогенной популяции клеток кожи (11).
Для обеспечения герметичности верхний усеченный конус снабжен глухой плоской крышкой (4), представленной на рис 4.13.
Рисунок 4.13. Крышка устройства, обеспечивающая герметичность верхнего усеченного конуса
Все конструктивные элементы устройства изготавливаются из непрозрачного материала химически инертного по отношению к активирующему веществу и разделенной жизнеспособной гетерогенной популяции клеток кожи – из медицинского полипропилена (рис. 4.14).
Рисунок 4.14. Компьютерное моделирование устройства – амплификатор репаративных процессов и изготовление прототипа из медицинского полипропилена на 3D-принтере.
Устройство работает следующим образом (рис. 4.12). Первоначально верхний усеченный конус (1) заполняют активатором и фиксируют на буртике (3) глухую плоскую крышку (4) для герметизации. Нижний усеченный конус (8) заполняют разделенной жизнеспособной гетерогенной популяцией клеток кожи в виде суспензии (11). Соединяют усеченные конусы между собой, вставляя верхний усеченный конус (1) в нижний (8), до фиксации их буртиками (2 и 9). После этого, в разделенную жизнеспособную гетерогенную популяцию клеток кожи начинают диффундировать по градиенту плотности через отверстия (6) диаметром 5-7 мкм в мембране (5) верхнего усеченного конуса (1) биологически активные молекулы из действующего вещества, активируя клетки эпидермиса и дермы в суспензии (11), которые начинают вырабатывать биологически активные вещества. По истечении требуемого времени активации, отгибают буртик (9), разделяют усеченные конусы и извлекают активированные клетки кожи из нижнего конуса (8).
Учитывая необходимость накопления достаточного количества клеток в культуре, например с целью лечения ожогового больного, как правило, необходимо их субпассирование в течение нескольких недель (2-3 пересева). Чтобы клетки были способны к размножению, они должны находиться не в терминальной стадии своего развития. Столь длительное время подготовки клеток отрицательно сказывается на исходах их применения. При использовании амплификатора репаративных потенций происходит необходимое условие – быстрое (считанные часы) накопление клеточной биомассы, клетки которой активно пролиферируют и продуцируют активные вещества необходимые для репарации.
Таким образом, между заявленным техническим результатом и существенными признаками амплификатора репаративных потенций существует причинно-следственная связь, что позволяет использовать его для дальнейших исследований и развития практики.
Данные сведения были проверены в эксперименте, в ходе которых получены данные о дозозависимом влиянии активатора на жизнеспособность и процессы апоптоза клеток в культуре.
