- •Оглавление
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ «МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ, КЛЕТОЧНОЙ И ТКАНЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ»
- •ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •2.1.1. Металлы
- •2.1.2. Керамика
- •ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ БИОМЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •ГЛАВА 4. ТКАНЕВАЯ РЕАКЦИЯ НА ИМПЛАНТАТЫ
- •ГЛАВА 5. БИОРАЗРУШАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕХАНИЗМЫ БИОДЕСТРУКЦИИ ИМПЛАНТАТОВ
- •ГЛАВА 6. БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ В КУЛЬТУРЕ. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ТКАНЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ
- •ГЛАВА 7. СПЕЦИФИКА ТЕХНОЛОГИИ ВЕДЕНИЯ КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР
- •ГЛАВА 8. НОВЕЙШИЕ КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
УДК 512.89(075) ББК 51.1я73
В68
Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» подготовлен в рамках реализации Программы развития федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» (СФУ)
на 2007–2010 гг.
Рецензенты:
Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин
|
Волова, Т. Г. |
|
|
В68 |
Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии [Электронный |
||
|
ресурс] : электрон. учеб. |
пособие / Т. Г. Волова, |
Е. И. Шишацкая, |
|
П. В. Миронов. – Электрон. дан. (6 Мб). – Красноярск : ИПК СФУ, 2009. – (Ма- |
||
|
териалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии : УМКД № 1324– |
||
|
2008 / рук. творч. коллектива Т. Г. Волова). – 1 электрон. опт. диск (DVD). – |
||
|
Систем. требования : Intel Pentium (или аналогичный процессор других произ- |
||
|
водителей) 1 ГГц ; 512 Мб оперативной памяти ; 50 Мб свободного дискового |
||
|
пространства ; привод DVD ; |
операционная система |
Microsoft Windows |
XP SP 2 / Vista (32 бит) ; Adobe Reader 7.0 (или аналогичный продукт для чтения файлов формата pdf).
ISBN 978-5-7638-1665-5 (комплекса)
ISBN 978-5-7638-1771-3 (учебного пособия)
Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ «Информрегистр» 0320902484 (комплекса)
Настоящее издание является частью электронного учебно-методического комплекса по дисциплине «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии», включающего учебную программу дисциплины, лабораторный практикум, методические указания по самостоятельной работе, контрольно-измерительные материалы «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии. Банк тестовых заданий», наглядное пособие «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии. Презентационные материалы».
В учебном пособии в соответствии с учебной программой дисциплины приведены современные данные в области биоматериалов медицинского назначения, используемых в реконструктивных медицинских технологиях, а также для конструирования искусственных органов. Представлен обширный библиографический список.
Предназначено для студентов направления подготовки бакалавров 020000.62 «Биология» укрупненной группы 020000 «Естественные науки».
© Сибирский федеральный университет, 2009 Рекомендовано к изданию Инновационно-методическим управлением СФУ
Редактор Т. М. Пыжик
Разработка и оформление электронного образовательного ресурса: Центр технологий электронного обучения Информационно-телекоммуникационного комплекса СФУ; лаборатория по разработке мультимедийных электронных образовательных ресурсов при КрЦНИТ
Содержимое ресурса охраняется законом об авторском праве. Несанкционированное копирование и использование данного продукта запрещается. Встречающиеся названия программного обеспечения, изделий, устройств или систем могут являться зарегистрированными товарными знаками тех или иных фирм.
Подп. к использованию 30.11.2009 Объем 6 Мб
Красноярск: СФУ, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79
Оглавление |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ........................................................... |
6 |
ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ «МАТЕРИАЛЫ |
|
ДЛЯ МЕДИЦИНЫ, КЛЕТОЧНОЙ И ТКАНЕВОЙ |
|
ИНЖЕНЕРИИ»............................................................. |
7 |
1.1. Актуальныеисследованиявобластиполимерных материалов |
|
биомедицинскогоназначения................................................................... |
...7 |
1.1.1. Новыереконструктивныетехнологии......................................................... |
8 |
1.2. Потребностиреконструктивноймедицины |
|
вфункциональныхматериалах................................................................. |
12 |
1.2.1. Требования, предъявляемые кматериаламбиомедицинского |
|
назначения............................................................................................................... |
15 |
1.2.2. Допускновыхбиоматериалов иустройствкприменению................... |
19 |
1.3. Современноепредставление оклеточныхтехнологиях............ |
23 |
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ МЕДИКО- |
|
БИОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ........................ |
26 |
2.1. Современныематериалыдлябиомедицины................................ |
26 |
2.1.1. Металлы.......................................................................................................... |
26 |
2.1.2. Керамика......................................................................................................... |
27 |
2.1.3. Композитныематериалы............................................................................. |
29 |
2.1.4. Полимеры, совместимыесживыморганизмом...................................... |
37 |
2.2. Материалымедицинскогоназначения, используемые |
|
вреконструктивныхмедицинскихтехнологиях................................... |
48 |
2.2.1. Материалыиэндопротезыдляреконструкцииэлементовсердечно- |
|
сосудистойсистемы............................................................................................... |
48 |
2.2.2. Материалыдляреконструкциимягкихтканей ивнутреннихорганов61 |
|
2.2.3. Материалыдляреконструкциикостнойткани......................................... |
75 |
2.3. Материалы, используемые дляконструирования |
|
искусственныхорганов............................................................................... |
86 |
2.3.1. Искусственнаяпочка.................................................................................... |
87 |
2.3.2. Искусственныелегкие.................................................................................. |
87 |
2.3.3. Протезыоргановзрения.............................................................................. |
89 |
2.3.4. Реконструкцияорганаслуха........................................................................ |
91 |
2.3.5. Искусственноесердце.................................................................................. |
93 |
2.3.6. Гибриднаяпечень......................................................................................... |
96 |
2.3.7. Искусственнаяподжелудочнаяжелеза..................................................... |
99 |
2.3.8. Другиеискусственныеорганы.................................................................. |
102 |
2.4. Материалыдлядепонирования иконтролируемойдоставки |
|
лекарственныхпрепаратов..................................................................... |
103 |
Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии. Учеб. пособие |
3 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
2.4.1. Материалыиметоды, применяемыедлядепонирования |
|
контролируемойдоставкойлекарственныхпрепаратов............................... |
104 |
2.4.2. Применениеполигидроксиалканоатов вкачествематриксов |
|
дляконструированиясистем контролируемойдоставкилекарственных |
|
препаратов............................................................................................................. |
109 |
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ |
|
БИОМЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ................... |
117 |
3.1. Системаметодовитестов, применяемаявбиомедицинском |
|
материаловедении..................................................................................... |
119 |
3.1.1. Физическиеифизико-химическиеметоды исследования |
|
полимеровбиомедицинскогоназначения........................................................ |
119 |
3.1.2. Биомедицинскоетестированиебиоматериалов.................................... |
144 |
3.2. Методыпереработкиматериалов дляполучения |
|
специализированныхконструкций иизделийбиомедицинского |
|
назначения................................................................................................... |
147 |
3.2.1. Получениегидрогелей................................................................................ |
148 |
3.2.2. Переработкатермопластичныхполимеров........................................... |
150 |
3.2.3. Переработкакомпозитовкерамикииполимеров.................................. |
152 |
3.2.4. Переработкаполимеровизрастворов.................................................... |
154 |
ГЛАВА 4. ТКАНЕВАЯ РЕАКЦИЯ |
|
НА ИМПЛАНТАТЫ................................................. |
156 |
4.1. Реакцияорганизманаимплантациюматериаловипроцессы |
|
взаимодействиясними............................................................................ |
156 |
4.2. Кальцификацияимплантатов........................................................... |
165 |
ГЛАВА 5. БИОРАЗРУШАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ |
|
И МЕХАНИЗМЫ БИОДЕСТРУКЦИИ |
|
ИМПЛАНТАТОВ....................................................... |
171 |
5.1. Биоразрушаемыематериалымедицинскогоназначения.......... |
172 |
5.1.1. Биоразрушаемыесинтетическиеполимеры.......................................... |
172 |
5.2. Биодеструкцияимплантируемыхматериалов |
|
иконструкцийin vivo................................................................................. |
178 |
ГЛАВА 6. БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ В КУЛЬТУРЕ. |
|
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ |
|
И ТКАНЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ ................................. |
185 |
6.1. Историяразвитияклеточныхтехнологий..................................... |
185 |
6.1.1. Источникиклеток......................................................................................... |
187 |
6.2. Техникаведенияклеточныхкультур............................................. |
192 |
6.2.1. Питательныекультуральныесреды....................................................... |
193 |
6.3. Клеточныетехнологииитканеваяинженерия............................. |
196 |
Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии. Учеб. пособие |
4 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
6.3.1. Биоматериалыдляклеточныхматриксов.............................................. |
199 |
ГЛАВА 7. СПЕЦИФИКА ТЕХНОЛОГИИ ВЕДЕНИЯ |
|
КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР.......................................... |
214 |
7.1. Принципыработывклеточнойлабораториииосновные |
|
асептическиелабораторныеметоды.................................................... |
214 |
7.1.1. Методыстерилизации................................................................................ |
215 |
7.1.2. Оборудованиелабораториидляработысклеточнымикультурами216 |
|
7.1.3. Системыдлякультивированияклеток................................................... |
217 |
7.1.4. Культивированиеклетокчеловека.......................................................... |
218 |
7.1.5. Культивированиеклетокитканейбеспозвоночных............................. |
219 |
7.1.6. Культивированиеклетокитканейорганов............................................. |
220 |
7.2. Потенциалклеточныхтехнологий.................................................. |
222 |
7.2.1. Клеточныетехнологии вреконструкцииоргановитканей................. |
227 |
7.2.2. Клеточныетехнологии вреконструкциимышечнойтканиикожи.... |
232 |
7.2.3. Клеточныетехнологии влечениисердечно-сосудистойпатологии.235 |
|
ГЛАВА 8. НОВЕЙШИЕ КЛЕТОЧНЫЕ |
|
ТЕХНОЛОГИИ.......................................................... |
238 |
8.1. Клонированиеживотныхклетокивысшихживотных............... |
238 |
8.1.1. Гибридомнаятехнология........................................................................... |
238 |
8.1.2. Гибридизацияживотныхклеток............................................................... |
239 |
8.1.3. Клонированиеживотных........................................................................... |
240 |
8.2. Стволовыеклетки. Историявопросаиперспективы |
|
применения................................................................................................. |
241 |
8.2.1. Историявыделенияиизучениястволовыхклеток.............................. |
242 |
8.2.2. Принципыпроведенияклеточнойтерапии спомощьюстволовых |
|
клеток...................................................................................................................... |
244 |
8.2.3. Перспективыиэтическиепроблемыприменениястволовых |
|
клетоквреконструктивных технологиях......................................................... |
246 |
8.2.4. Процесспередачиновыхбиомедицинскихматериалов, |
|
устройствитехнологийвклиническуюпрактику........................................... |
251 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................... |
256 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК........................ |
257 |
Кглаве1 ....................................................................................................... |
257 |
Кглаве2 ....................................................................................................... |
257 |
Кглаве3 ....................................................................................................... |
259 |
Кглаве4 ....................................................................................................... |
259 |
Кглаве5 ....................................................................................................... |
260 |
Кглаве6 ....................................................................................................... |
260 |
Кглаве7 ....................................................................................................... |
261 |
Кглаве8 ....................................................................................................... |
261 |
Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии. Учеб. пособие |
5 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Создание экологически чистых материалов с полезными свойствами остается одной из ключевых проблем современности. Актуальность и необходимость разработки новых биоматериалов обусловлена существующим высоким спросом на полимерные материалы для различных сфер деятельности и, прежде всего, биомедицины. Сегодня остро востребованы биосовмеcтимые материалы для общей и сердечно-сосудистой хирургии, для изготовления протезов кровеносных сосудов, искусственных клапанов сердца, систем искусственного и вспомогательного кровообращения, для ортопедии и стоматологии, лекарственных форм нового поколения, сорбентов и т. д.
Разработка новых материалов медицинского назначения, предназначенных для контакта со средой живого организма, представляет собой задачу высокой сложности. Особо востребованы специализированные биосовместимые материалов для сформировавшегося в последние годы нового направления медицинского материаловедения – клеточной и тканевой инженерии, связанного с реконструктивной хирургией и разработкой биоискусственных органов. Эти исследования реализуются на стыке химии высокомолекулярных соединений, биотехнологии, биофизики, молекулярной и клеточной биологии и медицины и включают в себя комплекс взаимосвязанных фундаментальных задач: разработку новых материалов, методов модификации и их переработки в специализированные изделия биомедицинского назначения; изучение механизма взаимодействия биоматериалов с кровью и тканями; оценку физико-химических и медико-биологических свойств биоматериалов и изделий из них; экспериментально-клиническое исследование и применение новых материалов и изделий.
Учебное пособие «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» предназначено для подготовки магистров, обучающихся в Институте фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского федерального университета в рамках учебной программы «Микробиология и биотехнология», его цель – дать знания о новейших направлениях биотехнологической науки и практики, интегрирующих потенциал биомедицинского материаловедения, клеточных культур и технологий, тканевого инжиниринга как наиболее перспективных технологиях реконструктивной биомедицины. Пособие предназначено для формирования у студентов знаний в сфере совр е- менных целей и задач биомедицинского материаловедения; в нем представлены новейшие данные о перспективных материалах биомедицинского назначения, способах их исследования и переработки в специализированные изделия; приведены результаты в области реконструктивной хирургии и конструирования биоискусственных органов.
Научный редактор доктор биологических наук, профессор Т. Г. Волова
Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии. Учеб. пособие |
6 |