Дремина Наталья Николаевна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий и регенеративной медицины
664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1
Natalya N. Dremina – Cand. Sc. (Biol.), Senior Research Officer at the Laboratory of Cell Technologies and Regenerative Medicine
664003, Irkutsk, Bortsov Revolyutsii str. 1
Трухан Ирина Сергеевна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий и регенеративной медицины
664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1
Irina S. Trukhan – Cand. Sc. (Biol.), Senior Research Officer at the Laboratory of Cell Technologies and Regenerative Medicine
664003, Irkutsk, Bortsov Revolyutsii str. 1
Шурыгина Ирина Александровна – доктор медицинских наук, профессор РАН, заместитель директора по научной работе
664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1
Irina A. Shurygina – Dr. Sc. (Med.), Professor of RAS, Deputy Director for Science
664003, Irkutsk, Bortsov Revolyutsii str. 1
Гидрогели – объёмные сетевые структуры, материалом для изготовления которых являются как природные, так и синтетические компоненты. Это гидрофильные полимеры, способные поглощать и удерживать значительное количество воды. Благодаря уникальным физико-химическим свойствам, программируемым в зависимости от цели дальнейшего применения, гидрогели широко используются в биомедицинской сфере. Данная обзорная статья посвящена природным материалам для создания гидрогелей с различными характеристиками.
К природным материалам для изготовления гидрогелей относятся коллаген, эластин, желатин, хитозан, декстран, гиалуроновая кислота, альгинат, фиброин шёлка, гликозаминогликаны. Являясь компонентами внеклеточного матрикса, натуральные материалы считаются наиболее физиологическими или биосовместимыми и не оказывают токсического воздействия на организм. Другим не менее важным параметром считается биодеградируемость, которую необходимо учитывать при выборе компонентов для изготовления гидрогелей. Природные материалы обеспечивают хорошую клеточную адгезию, распространение биоактивных сигналов, а также способны влиять на поведение клеток in vitro и in vivo. Для синтезирования гидрогелей используют физические и химические методы сшивания, с помощью которых задаются определённые свойства гидрогелей. Кроме того, гидрогели могут быть дополнительно модифицированы различными активными молекулами, факторами роста, повышающими их биофункциональность. На сегодняшний день гидрогели из природных материалов широко используются в офтальмологии, нейрохирургии, при лечении кожных ран, при различных сердечно-сосудистых патологиях, в восстановлении объёма циркулирующей крови, некоторых хрящевых дефектов, целенаправленной доставке фармакологических препаратов, активных молекул и во многом другом. Таким образом, гидрогели из природных компонентов являются крайне перспективным материалом в клеточных технологиях и тканевой инженерии.
Hydrogels are a class of dimensional hydrophylic polymer networks capable of absorbing and retaining large amounts of water. Natural and synthetic components can serve as a material for the hydrogel production. Hydrogels have unique physico-chemical properties, which are determined by the material composition and concentration, its density, crosslinking methods, and production approaches. This review article describes natural materials used for the production of hydrogels having different properties.
The natural components of hydrogels are collagen, elastin, gelatin, chitosan, dextran, hyaluronic acid, alginate, silk fibroin and glycosaminoglycans. These components are considered biodegradable and biocompatible, since they do not have a toxic effect on tissues. Natural materials provide good cell adhesion, the spread of bioactive signals as well as they affect the behavior of cells in vitro and in vivo. To obtain hydrogels, physical and chemical methods of crosslinking are used, which determine the properties of the final product. Also, hydrogels can be further modified by various active molecules, growth factors that increase their biological functionality. To date, hydrogels made of natural materials are widely used in ophthalmology, neurosurgery, in the treatment of skin wounds, in various cardiovascular pathologies, in restoring the volume of circulating blood, some cartilage defects, targeted delivery of pharmacological drugs, active molecules, etc. Thus, hydrogels produced from natural components are an extremely promising material for cellular technologies and tissue engineering.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.