Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий
Изучали физико-механические свойства ткани перикарда, створок аортального клапана и артерий свиньи на этапах девитализации криорадиационным способом. Для предымплантационной обработки ксенотканей использовали низкие температуры и ионизирующее излучение. Проводили тест одноосного растяжения тканей...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137277 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий / И.П. Михайлова, А.А. Манченко, Д.В. Бызов, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2015. — Т. 25, № 4. — С. 311–328. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137277 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Михайлова, И.П. Манченко, А.А. Бызов, Д.В. Сандомирский, Б.П. 2018-06-17T09:50:09Z 2018-06-17T09:50:09Z 2015 Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий / И.П. Михайлова, А.А. Манченко, Д.В. Бызов, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2015. — Т. 25, № 4. — С. 311–328. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137277 615.361.11/.13.014.41:612.014.482.31:57.013 Изучали физико-механические свойства ткани перикарда, створок аортального клапана и артерий свиньи на этапах девитализации криорадиационным способом. Для предымплантационной обработки ксенотканей использовали низкие температуры и ионизирующее излучение. Проводили тест одноосного растяжения тканей после замораживанияотогрева, облучения потоком электронов, а также после их сочетанного воздействия. Показано, что экстрацеллюлярный матрикс (ЭЦМ) девитализированных тканей сохраняет свою целостность и обладает физико-механическими свойствами, характерными для нативных тканей как в продольном, так и поперечном направлении. Предварительное замораживание до –196°С проявляет радиопротекторное действие и нивелирует отрицательные эффекты β– -радиации на ЭЦМ. Глубокое замораживание и β– -радиация индуцируют образование дополнительных внутри- и межмолекулярных поперечных связей и проявляют синергический эффект: существенно усиливаются упругие свойства тканей. Модифицированная ткань перикарда, створок клапана и артерий с заданными физико-механическими характеристиками может использоваться в качестве тканевых имплантатов: упругие свойства обеспечивают длительное существование в организме реципиента; запас прочности позволяет выдерживать эксплуатационные нагрузки в процессе функционирования; сохраняется каркасность, эластичность, способность к растяжимости, устойчивость к излому и скручиванию. Вивчали фізико-механічні властивості перикарду, стулок аортального клапана й артерій свині на етапах девіталізації кріорадіаційним способом. Для передімплантаційної обробки ксенотканин використовували низькі температури та іонізуюче випромінювання. Проводили тест одноосьового розтягування тканин після заморожування-відігріву, опромінення потоком електронів, а також після їх поєднаної дії. Показано, що екстрацелюлярний матрикс (ЕЦМ) девіталізованих тканин зберігає свою цілісність і має фізико-механічні властивості, характерні для нативних тканин як у поздовжньому, так і поперечному напрямку. Попереднє заморожування до –196°С проявляє радіопротекторну дію та нівелює негативні ефекти β–-радіації на ЕЦМ. Глибоке заморожування і β–-радіація індукують утворення додаткових внутрішньо- і міжмолекулярних поперечних звязків і проявляють синергічний ефект: істотно посилюються пружні властивості тканин. Модифікована тканина перикарду, стулки клапана й артерії з заданими фізико-механічними характеристиками може використовуватися як тканевий імплантат: пружні властивості забеспечують довгостроковий час існування в організмі реципієнта; запас міцності дозволяє витримувати експлуатаційні навантаження в процесі функціонування; зберігається каркасність, еластичність, здатність до розтяжності, стійкість до зламу та скручування. Physical and mechanical properties of the tissues of porcine pericardium, aortic valve leaflets and arteries have been studied following devitalization by cryoirradiation method. Low temperatures and ionizing radiation were used for pre-implantation treatment of xenotissues. Uniaxial tension of tissues was tested after freeze-thawing, radiation with flow of electrons, as well as after their combined impact. The extracellular matrix (ECM) of devitalized tissues has been shown to retain its integrity and to possess physical and mechanical properties characteristic for native tissue in both the longitudinal and transverse directions. Pre-freezing to –196°C exhibits a radioprotective effect and eliminates the negative influences of β– -radiation on the ECM. Deep freezing and β–- radiation induce the formation of additional intra- and intermolecular cross-linking as well as demonstrate a synergistic effect: elastic properties of tissues are significantly strengthened. Modified tissue of pericardium, valve leaflets and arteries with pre-determined physical and mechanical characteristics can be used as tissue implants and scaffolds: elastic properties provide lasting existence in a recipient's body (allowing the repopulation and formation of new structure); the strength margin to withstand the operational loads during functioning; preserved carcass ability, elasticity, extensibility, breakage and twisting resistance. Выражаем благодарность зав. кафедрой «Сопротивление материалов» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт» В.Л. Хавину и инженеру кафедры С.М. Дергуну за методическую помощь в проведении исследований. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий Physical and mechanical properties of devitalized xenografts based on pericardium, aortic valve leaflets and arteries Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий |
| spellingShingle |
Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий Михайлова, И.П. Манченко, А.А. Бызов, Д.В. Сандомирский, Б.П. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title_short |
Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий |
| title_full |
Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий |
| title_fullStr |
Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий |
| title_full_unstemmed |
Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий |
| title_sort |
физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий |
| author |
Михайлова, И.П. Манченко, А.А. Бызов, Д.В. Сандомирский, Б.П. |
| author_facet |
Михайлова, И.П. Манченко, А.А. Бызов, Д.В. Сандомирский, Б.П. |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Physical and mechanical properties of devitalized xenografts based on pericardium, aortic valve leaflets and arteries |
| description |
Изучали физико-механические свойства ткани перикарда, створок аортального клапана и артерий свиньи на
этапах девитализации криорадиационным способом. Для предымплантационной обработки ксенотканей использовали
низкие температуры и ионизирующее излучение. Проводили тест одноосного растяжения тканей после замораживанияотогрева,
облучения потоком электронов, а также после их сочетанного воздействия. Показано, что экстрацеллюлярный
матрикс (ЭЦМ) девитализированных тканей сохраняет свою целостность и обладает физико-механическими свойствами,
характерными для нативных тканей как в продольном, так и поперечном направлении. Предварительное замораживание
до –196°С проявляет радиопротекторное действие и нивелирует отрицательные эффекты β–
-радиации на ЭЦМ. Глубокое
замораживание и β–
-радиация индуцируют образование дополнительных внутри- и межмолекулярных поперечных связей
и проявляют синергический эффект: существенно усиливаются упругие свойства тканей. Модифицированная ткань
перикарда, створок клапана и артерий с заданными физико-механическими характеристиками может использоваться в
качестве тканевых имплантатов: упругие свойства обеспечивают длительное существование в организме реципиента;
запас прочности позволяет выдерживать эксплуатационные нагрузки в процессе функционирования; сохраняется
каркасность, эластичность, способность к растяжимости, устойчивость к излому и скручиванию.
Вивчали фізико-механічні властивості перикарду, стулок аортального клапана й артерій свині на етапах девіталізації
кріорадіаційним способом. Для передімплантаційної обробки ксенотканин використовували низькі температури та
іонізуюче випромінювання. Проводили тест одноосьового розтягування тканин після заморожування-відігріву, опромінення
потоком електронів, а також після їх поєднаної дії. Показано, що екстрацелюлярний матрикс (ЕЦМ) девіталізованих тканин
зберігає свою цілісність і має фізико-механічні властивості, характерні для нативних тканин як у поздовжньому, так і
поперечному напрямку. Попереднє заморожування до –196°С проявляє радіопротекторну дію та нівелює негативні ефекти
β–-радіації на ЕЦМ. Глибоке заморожування і β–-радіація індукують утворення додаткових внутрішньо- і міжмолекулярних
поперечних звязків і проявляють синергічний ефект: істотно посилюються пружні властивості тканин. Модифікована тканина
перикарду, стулки клапана й артерії з заданими фізико-механічними характеристиками може використовуватися як тканевий
імплантат: пружні властивості забеспечують довгостроковий час існування в організмі реципієнта; запас міцності дозволяє
витримувати експлуатаційні навантаження в процесі функціонування; зберігається каркасність, еластичність, здатність
до розтяжності, стійкість до зламу та скручування.
Physical and mechanical properties of the tissues of porcine pericardium, aortic valve leaflets and arteries have been
studied following devitalization by cryoirradiation method. Low temperatures and ionizing radiation were used for pre-implantation
treatment of xenotissues. Uniaxial tension of tissues was tested after freeze-thawing, radiation with flow of electrons, as well as
after their combined impact. The extracellular matrix (ECM) of devitalized tissues has been shown to retain its integrity and to possess
physical and mechanical properties characteristic for native tissue in both the longitudinal and transverse directions. Pre-freezing to
–196°C exhibits a radioprotective effect and eliminates the negative influences of β–
-radiation on the ECM. Deep freezing and β–-
radiation induce the formation of additional intra- and intermolecular cross-linking as well as demonstrate a synergistic effect: elastic
properties of tissues are significantly strengthened. Modified tissue of pericardium, valve leaflets and arteries with pre-determined
physical and mechanical characteristics can be used as tissue implants and scaffolds: elastic properties provide lasting existence in
a recipient's body (allowing the repopulation and formation of new structure); the strength margin to withstand the operational loads
during functioning; preserved carcass ability, elasticity, extensibility, breakage and twisting resistance.
|
| issn |
0233-7673 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137277 |
| citation_txt |
Физико-механические свойства девитализированных ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального клапана и артерий / И.П. Михайлова, А.А. Манченко, Д.В. Бызов, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2015. — Т. 25, № 4. — С. 311–328. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT mihailovaip fizikomehaničeskiesvoistvadevitalizirovannyhksenoimplantatovnaosnoveperikardastvorokaortalʹnogoklapanaiarterii AT mančenkoaa fizikomehaničeskiesvoistvadevitalizirovannyhksenoimplantatovnaosnoveperikardastvorokaortalʹnogoklapanaiarterii AT byzovdv fizikomehaničeskiesvoistvadevitalizirovannyhksenoimplantatovnaosnoveperikardastvorokaortalʹnogoklapanaiarterii AT sandomirskiibp fizikomehaničeskiesvoistvadevitalizirovannyhksenoimplantatovnaosnoveperikardastvorokaortalʹnogoklapanaiarterii AT mihailovaip physicalandmechanicalpropertiesofdevitalizedxenograftsbasedonpericardiumaorticvalveleafletsandarteries AT mančenkoaa physicalandmechanicalpropertiesofdevitalizedxenograftsbasedonpericardiumaorticvalveleafletsandarteries AT byzovdv physicalandmechanicalpropertiesofdevitalizedxenograftsbasedonpericardiumaorticvalveleafletsandarteries AT sandomirskiibp physicalandmechanicalpropertiesofdevitalizedxenograftsbasedonpericardiumaorticvalveleafletsandarteries |
| first_indexed |
2025-11-27T05:48:16Z |
| last_indexed |
2025-11-27T05:48:16Z |
| _version_ |
1850803257851510784 |
| fulltext |
УДК 615.361.11/.13.014.41:612.014.482.31:57.013
И.П. Михайлова*, А.А. Манченко, Д.В. Бызов, Б.П. Сандомирский
Физико-механические свойства девитализированных
ксеноимплантатов на основе перикарда, створок аортального
клапана и артерий
UDC 615.361.11/.13.014.41:612.014.482.31:57.013
I.P. Mikhailova*, A.A. Manchenko, D.V. Byzov, B.P. Sandomirsky
Physical and Mechanical Properties of Devitalized Xenografts
Based on Pericardium, Aortic Valve Leaflets and Arteries
Реферат: Изучали физико-механические свойства ткани перикарда, створок аортального клапана и артерий свиньи на
этапах девитализации криорадиационным способом. Для предымплантационной обработки ксенотканей использовали
низкие температуры и ионизирующее излучение. Проводили тест одноосного растяжения тканей после замораживания-
отогрева, облучения потоком электронов, а также после их сочетанного воздействия. Показано, что экстрацеллюлярный
матрикс (ЭЦМ) девитализированных тканей сохраняет свою целостность и обладает физико-механическими свойствами,
характерными для нативных тканей как в продольном, так и поперечном направлении. Предварительное замораживание
до –196°С проявляет радиопротекторное действие и нивелирует отрицательные эффекты β–-радиации на ЭЦМ. Глубокое
замораживание и β–-радиация индуцируют образование дополнительных внутри- и межмолекулярных поперечных связей
и проявляют синергический эффект: существенно усиливаются упругие свойства тканей. Модифицированная ткань
перикарда, створок клапана и артерий с заданными физико-механическими характеристиками может использоваться в
качестве тканевых имплантатов: упругие свойства обеспечивают длительное существование в организме реципиента;
запас прочности позволяет выдерживать эксплуатационные нагрузки в процессе функционирования; сохраняется
каркасность, эластичность, способность к растяжимости, устойчивость к излому и скручиванию.
Ключевые слова: девитализация, тканевые имплантаты, ксенотрансплантация, физико-механические свойства
биоматериалов, экстрацеллюлярный матрикс, низкие температуры, ионизирующее излучение.
Реферат: Вивчали фізико-механічні властивості перикарду, стулок аортального клапана й артерій свині на етапах деві-
талізації кріорадіаційним способом. Для передімплантаційної обробки ксенотканин використовували низькі температури та
іонізуюче випромінювання. Проводили тест одноосьового розтягування тканин після заморожування-відігріву, опромінення
потоком електронів, а також після їх поєднаної дії. Показано, що екстрацелюлярний матрикс (ЕЦМ) девіталізованих тканин
зберігає свою цілісність і має фізико-механічні властивості, характерні для нативних тканин як у поздовжньому, так і
поперечному напрямку. Попереднє заморожування до –196°С проявляє радіопротекторну дію та нівелює негативні ефекти
β–-радіації на ЕЦМ. Глибоке заморожування і β–-радіація індукують утворення додаткових внутрішньо- і міжмолекулярних
поперечних звязків і проявляють синергічний ефект: істотно посилюються пружні властивості тканин. Модифікована тканина
перикарду, стулки клапана й артерії з заданими фізико-механічними характеристиками може використовуватися як тканевий
імплантат: пружні властивості забеспечують довгостроковий час існування в організмі реципієнта; запас міцності дозволяє
витримувати експлуатаційні навантаження в процесі функціонування; зберігається каркасність, еластичність, здатність
до розтяжності, стійкість до зламу та скручування.
Ключові слова: девіталізація, тканинні імплантати, ксенотрансплантація, фізико-механічні властивості біоматеріалів,
екстрацелюлярний матрикс, низькі температури, іонізуюче випромінювання.
Abstract: Physical and mechanical properties of the tissues of porcine pericardium, aortic valve leaflets and arteries have been
studied following devitalization by cryoirradiation method. Low temperatures and ionizing radiation were used for pre-implantation
treatment of xenotissues. Uniaxial tension of tissues was tested after freeze-thawing, radiation with flow of electrons, as well as
after their combined impact. The extracellular matrix (ECM) of devitalized tissues has been shown to retain its integrity and to possess
physical and mechanical properties characteristic for native tissue in both the longitudinal and transverse directions. Pre-freezing to
–196°C exhibits a radioprotective effect and eliminates the negative influences of β–-radiation on the ECM. Deep freezing and β–-
radiation induce the formation of additional intra- and intermolecular cross-linking as well as demonstrate a synergistic effect: elastic
properties of tissues are significantly strengthened. Modified tissue of pericardium, valve leaflets and arteries with pre-determined
physical and mechanical characteristics can be used as tissue implants and scaffolds: elastic properties provide lasting existence in
a recipient's body (allowing the repopulation and formation of new structure); the strength margin to withstand the operational loads
during functioning; preserved carcass ability, elasticity, extensibility, breakage and twisting resistance.
Key words: devitalization, tissue grafts, xenotransplantation, physical and mechanical properties of biomaterials, extracellular
matrix, low temperatures, ionizing radiation.
*Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию:
ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61016;
тел.: (+38 057) 373-74-35, факс: (+38 057) 373-30-84,
электронная почта: irene.mikhailova@gmail.com
*To whom correspondence should be addressed:
23, Pereyaslavskaya str., Kharkov, Ukraine 61016;
tel.:+380 57 3737435, fax: +380 57 373 3084,
e-mail: irene.mikhailova@gmail.com
Department of Experimental Cryomedicine, Institute for Problems
of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy of Sci-
ences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Отдел экспериментальной криомедицины, Институт проблем
криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
Поступила 27.01.2015
Принята в печать 26.06.2015
Проблемы криобиологии и криомедицины. – 2015. – Т. 25, №4. – С. 311–328.
© 2015 Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины
Received January, 27, 2015
Accepted June, 26, 2015
Probl. Cryobiol. Cryomed. 2015. 25(4): 311–328.
© 2015 Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
оригинальное исследование research article
312 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
Одним из способов создания тканевых эквива-
лентов для реконструктивно-восстановительной
хирургии является девитализация ксеногенных
тканей. Проблема получения эффективных имп-
лантатов ксеногенного происхождения связана с
необходимостью преодоления иммунного конфлик-
та. Для повышения биосовместимости предла-
гается проводить девитализацию/децеллюризацию
ткани (разрушать в них клетки донора до импланта-
ции), таким образом уменьшая иммунную реакцию
организма реципиента на трансплантат [16]. После
трансплантации бесклеточный ксенокаркас по-
степенно замещается аутогенным внеклеточным
матриксом, формируемым собственными клет-
ками хозяина с последующим ремоделированием
и образованием устойчивой долгосрочной струк-
туры. При этом соединительнотканные волокна
протеза постепенно лизируются макрофагами,
обеспечивая его полноценную интеграцию в орга-
низм реципиента [26, 32]. Преимущество деви-
тализированной ксеноткани заключается в сохра-
нении структуры и композиции нативных тканей.
Ксеногенный экстрацеллюлярный матрикс (ЭЦМ)
представляет собой совокупность коллагеновых и
эластиновых волокон – эти фибриллярные матрич-
ные белки обеспечивают каркасные функции [27,
28]. Также существует возможность заселения ма-
трикса аутогенными клетками реципиента in vitro
до имплантации с помощью подходов тканевой
инженерии. В последнее время все больше девита-
лизированная ксеногенная ткань используется как
основа для изготовления тканеинженерных проте-
зов сердца и сосудов. Такой биотехнологический
подход позволяет создать живую аутологичную
ткань [3, 24, 29, 36].
Для эффективного ксенопротезирования
предымплантационная обработка донорской ткани
должна cнижать иммуногенность, cтабилизировать
структуру ткани и сохранять адекватные механи-
ческие свойства при соблюдении cтерилизации
биоматериала. Большинство методов девитализа-
ции основаны на продолжительной обработке
ксеноткани различными детергентно-энзимными
и консервирующими растворами (эпоксисоеди-
нения различного состава), разнообразными гипо-
и гипертоническими буферами, действие которых
связано с разрушением иммуногенных компонен-
тов [6]. Методы химической обработки позволяют
эффективно снижать антигенные свойства тканей
и предупреждать их бактериальное обсеменение
за счет антисептических свойств используемых
реагентов. Однако при этом наблюдается остаточ-
ная цитотоксичность, повышается вероятность
дополнительных процессов минерализации в ткани
за счет увеличения количества центров нуклеации
One of the ways to create the tissue equivalents
for reconstructive surgery is devitalization of xeno-
geneic tissues. The problem of obtaining effective imp-
lants of xenogeneic origin is associated with the need
of overcoming an immune conflict. Increase of bio-
compatibility is possible if to devitalize/decellularize the
tissue (to destroy the donor cells prior to implantation),
thereby reducing an immune response of a recipient
organism to the graft [24]. After transplantation, the
cell-free xenoscaffold is gradually replaced by auto-
logous extracellular matrix, formed with own host cells,
a stable long-term structure is remodeled/formed. The
prosthesis connective tissue fibers are gradually lysed
by macrophages, providing its complete integration into
a recipient's body [12, 29]. The advantage of devitalized
xenotissue consists in preserved structure and compo-
sition of native tissues. Xenogenous extracellular matrix
(ECM) represents a combination of collagen and elastin
fibers, fibrous matrix proteins which provide a scaffold
function [13, 20]. There is also a possibility of populating
the matrix with the recipient's autologous cells in vitro
prior to implantation using the tissue engineering
approaches. Nowadays, the devitalized xenogenous
tissue is often used as the basis for the production of
tissue-engineered prostheses of heart and blood
vessels. Such a biotechnological approach enables the
creation of living autologous tissue [2, 7, 22, 23].
For effective xeno-prosthetics the pre-implantation
treatment of donor tissue should reduce an immunoge-
nicity, stabilize a tissue structure and retain adequate
mechanical properties in compliance of the biomaterial
sterility. Most devitalization methods are based on
lasting xenotissue treatment with various enzymatic-
detergent and preserving solutions (various epoxy
compounds), various hypo- and hypertonic buffers for
destruction of immunogeneic components [9]. Methods
of chemical treatment can effectively reduce the
antigeneic properties of tissues and prevent them from
bacterial contamination due to antiseptic features of
the reagents used. However, these result in a residual
cytotoxicity, elevated probability of additional minera-
lization in the tissue due to a rise in the number of the
calcification nucleation sites [30], as well as the damage
of the tissue matrix structural proteins. Enzymatic
treatment and fixation either with glutaraldehyde or
epoxy compounds are accompanied with peculiarities
of calcium accumulation by biological tissues. Biolo-
gical tissue deprived of cells, proteoglycans and glyco-
proteins represents quite a loose and porous structure
of collagen fibers with calcium-binding capacity. The
formation of calcium-containing deposits either on the
surface or in the width of the graft results in a loss of
functionality and furthermore the necessity of repeated
surgeries. Preserving the integrity of the extracellular
matrix is a priority requirement since such a decellu-
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
313
кальциноза [33], отмечается повреждение струк-
турных белков тканевого матрикса. Выявлены
особенности накопления кальция биологическими
тканями после ферментативной обработки и фик-
сации глутаральдегидом или эпоксисоединениями.
Биоткань, лишенная клеток, протеогликанов и
гликопротеинов представляет собой достаточно
рыхлую и пористую структуру из коллагеновых
волокон, которые обладают кальцийсвязывающей
способностью. Образование кальцийсодержащих
отложений на поверхности или в толще трансплан-
тата приводит к потере функциональных свойств
и, в дальнейшем, – к необходимости реопераций.
Сохранение целостности межклеточного матрикса
является приоритетным требованием, поскольку
такая децеллюляризированная ксеногенная ткань
представляет собой готовую биологическую мат-
рицу, структурная организация и физико-механи-
ческие характеристики которой определяют после-
дующее функционирование трансплантата.
В отделе экспериментальной криомедицины
ИПКиК НАН Украины был предложен новый
подход к созданию девитализированных ксеноген-
ных эквивалентов (тканевых имплантатов) с ис-
пользованием физических факторов – низких
температур (–196°С) и ионизирующего излучения
(β–-радиация). Такой способ исключает исполь-
зование химических реагентов, что способствует
повышению качества получаемых тканевых им-
плантатов и снижению риска осложнений после
трансплантации [22]. Предымплантационная обра-
ботка низкими температурами и ионизирующим
излучением обеспечивает повреждение основных
мишеней иммуногенности биоматериала за счет
последовательных эффектов крио- и радиационно-
химического повреждения, а также активации
процессов радиационно-индуцированного апоптоза
[4, 9, 30]. Как низкие температуры, так и иони-
зирующее излучение инициируют образование
дополнительных поперечных сшивок, за счет
которых коллагеновые фибриллы укрепляются
внутри- и межцепочечными ковалентными
сшивками [23, 34]. Низкие температуры решают
проблему сохранения биологического материала
на промежуточных этапах технологического про-
цесса и долгосрочного хранение тканевых эквива-
лентов. Данный способ обеспечивает полноценную
вирусную и бактериальную стерилизацию пласти-
ческого биоматериала. При морфологических
исследованиях перикарда, аортального клапана и
артерий свиньи после девитализации криорадиа-
ционным способом было показано, что такая обра-
ботка вызывает выраженные деструктивные изме-
нения клеточных элементов. При этом сохраняют-
ся пространственное расположение и структурная
larized xenogeneic tissue is the ready biological matrix,
the structural organization and physical-mechanical
characteristics of which determine the following graft
functioning. At the Department of Experimental
Cryomedicine of the IPC&C of the National Academy
of Sciences of Ukraine a new approach was proposed
to create the devitalized xenogenous equivalents (tissue
implants) using physical factors, i. e. low temperatures
(–196°C) and ionizing radiation (β–-radiation). This
method allows to exclude the use of chemical reagents,
that contributes to increasing the quality of the tissue
implants and reducing the risk of post-transplantation
complications [21]. Pre-implantation treatment with low
temperatures and ionizing radiation damages the basic
targets of biomaterial immunogenicity due to succes-
sive effects of cryo- and radio-chemical injury as well
as activation of radiation-induced apoptosis [5, 26, 38].
Both low temperatures and ionizing radiation initiate
the formation of additional cross-links, due to which
the collagen fibrils are strengthened by intra- and inter-
chain covalent cross-links [4, 31]. Low temperatures
solve the problem of biological material preservation
at intermediate stages of technological process and
following long-term storage of the tissue equivalents.
This method provides a complete viral and bacterial
sterilization of plastic biomaterial. Morphological studies
of the pericardium, aortic valve and porcine arteries
after devitalization with cryoradation showed that such
a treatment caused a manifested destructive changes
of cell elements. Herewith the spatial arrangement and
structural integrity of the fibrous components of a
connective tissue base are preserved [10, 11, 19].
The goal of this research was to study the changes
in elastic-strength properties (physical and mechanical
deformation indices) of porcine arteries, pericardium
and aortic valve leaflets under the influence of low
temperatures, ionizing radiation and their combined
action.
Materials and methods
The tissues of pericardium, arteries and aortic valve
leaflets were isolated from 6–8-month-old bredless pigs
20 min later their slaughtering at meat processing
enterprise (Kharkov region, Ukraine) under aseptic
conditions. Under laboratory conditions the tissues were
carefully dissected and washed with a cold sterile
saline. Inner diameter of the isolated arteries ranged
from 2.5 to 5 mm and the length did from 5 to 10 cm.
Aortic leaflets remained unchanged. The pericardium
was cut into flaps. Cryocontainers with the samples
were placed into liquid nitrogen, wherein they were
stored until the next processing step. Afterwards (at
the Kharkiv Institute of Physics and Technology of
the National Academy of Sciences of Ukraine) the
samples were irradiated with electron flow of the
314 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
целостность волокнистых компонентов соедини-
тельнотканной основы [5, 7, 14].
Цель данного исследования – изучение измене-
ний упругопрочностных свойств (физико-механи-
ческие показатели деформации) артериальных
сосудов, перикарда и створок аортального клапана
свиньи под влиянием низких температур, ионизи-
рующего излучения и их сочетанного действия.
Материалы и методы
Ткань перикарда, артерий и аортальные створки
клапана выделяли у 6–8-месячных беспородных
свиней в течение 20 мин после забоя на мясопере-
рабатывающем предприятии (г. Богодухов, Харь-
ковская область) при соблюдении правил асептики.
В лабораторных условиях ткани тщательно препа-
рировали и промывали охлажденным стерильным
физиологическим раствором. Внутренний диаметр
выделенных арте-рий варьировал от 2,5 до 5 мм,
длина – от 5 до 10 см. Аортальные створки остава-
лись неизменными. Перикард разрезали на лоску-
ты. Криоконтейнеры с образцами помещали в жид-
кий азот, в котором хранили до следующего этапа
обработки. Затем (на базе ННЦ «Харьковский
физико-технический институт НАН Украины») с по-
мощью линейного ускорителя электронов «ЛУЭ-10»
(Украина) образцы облучали потоком электронов
с величиной поглощенной дозы в диапазоне 25–
30 кГр. Доза 25 кГр является минимально необхо-
димой для обеспечения стерильности медицинских
материалов и допустимой для сохранения фибрил-
лярных белков ЭЦМ. С целью предупреждения
тепловой денатурации соединительной ткани в
процессе облучения (осуществляли дискретно)
постоянно контролировали температуру образцов
(не более 25°С). После облучения стерильные
контейнеры с образцами хранили в парах жидкого
азота при температуре от –150 до –170°С.
Упругопрочностные свойства артерий, пери-
карда и створок клапана свиньи изучали на базе
кафедры сопротивления материалов Националь-
ного технического университета «Харьковский
политехнический институт». Испытания на растя-
жение материалов проводили на универсальном
деформирующем устройстве «FP 100/1» («VEB
TIW Rauenstein», Германия). Изучение физико-
механических свойств включало в себя определе-
ние толщины (h), модуля упругости (Е), предела
прочности (λ), относительного удлинения (L),
запаса деформативной способности (δ) тканей.
Предел прочности определяли по формуле: λ = F/S,
где F – максимальная сила растяжения при
нарушении целостности материала, S – площадь
поперечного сечения образца. Модуль упругости
определяли по формуле: E = (F2 – F1)L0/S(L2 – L1),
absorbed dose within the range of 25–30 kGy with a
linear electron accelerator LUE-10 (Ukraine). The
dose of 25 kGy is the minimum necessary to ensure
the sterility of medical materials and admissible one
for the preservation of ECM fibrous proteins. To pre-
vent a connective tissue heat denaturation during irra-
diation (performed discretely) the sample temperature
was constantly monitored (maximum 25°C). After
irradiation the sterile containers with samples were
stored in liquid nitrogen vapor at a temperatures from
–150 down to –170°C.
Stress-strain properties of porcine blood vessels,
pericardium and valve leaflets were studied at the De-
partment of Strength of Materials, National Technical
University ‘Kharkov Polytechnic Institute’. Tensile
tests were carried-out with the universal material
deforming device FP 100/1 (VEB TIW Rauenstein,
Germany). The examining of physical and mechanical
properties included the studies on determining the
thickness (h), elasticity modulus (E), tensile strength
(λ), relative elongation (L), reserve capacity of defor-
mability (δ) of the tissues. Tensile strength was found
with the formula: λ = F/S, where F was the maximum
tensile force at the material disintegrity and S was the
specimen cross-sectional area. The elasticity modulus
was determined by the formula: E = (F2 – F1)L0/S(L2 –
L1), where F1 was the initial tensile force in the zone
of elastic deformations, F2 represented the ultimate
tensile strength in the area of elasticity, L1 was the
length of the sample corresponding to F1, L2 was the
one corresponding to F2, L0 meant an initial sample
length. Tissue elongation was calculated using the
formula: L = (L2 – L1)/L1×100%, where L1 was sample
initial length, L2 was length of the sample under the
load at the moment of the rupture start. Reserve
capacity of deformability was determined by the
formula: δ = L2/L1, where L1 was sample initial length,
L2 was the length of the sample under load at the
moment of rupture. The thickness of the samples was
measured with a thickness gauge TP-10-60 (Russia).
Porcine arteries, pericardium and aortic valve leaflets
were divided into 4 groups as follows: 1 – native tissues
(control group) (N); 2 – tissues, irradiated in a dose of
25 kGy (R); 3 – tissues after freezing down to –196°C
and then thawed (F); 4 – tissues after freeze-thawing
and following irradiation at a dose of 25 kGy (FR) (at
least 10 samples were tested per group). Tests were
performed in 30 mm arterial segments, the segments
of 60 mm length and 9 mm width cut from pericardial
tissue, and full sized valve leaflets. Tissue samples were
firmly fixed by the abrasively coated clamps to the
device working parts. To fix the pericardium and valve
leaflets an additional special device was developed.
Taking into account histological structure of the peri-
cardium and leaflets, the material was considered as
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
315
где F1 – начальная сила растяжения в зоне упругих
деформаций, F2 – конечная сила растяжения в зоне
упругости, L1 – длина образца, соответствующая
F1; L2 – длина образца, соответствующая F2; L0 –
начальная длина образца. Относительное удлине-
ние тканей рассчитывали по формуле: L = (L2 –
L1)/L1×100%, где L1 – начальная длина образца,
L2 – длина образца при нагрузке в момент начала
разрыва. Запас деформативной способности опре-
деляли по формуле: δ = L2/L1, где L1 – начальная
длина образца, L2 – длина образца при нагрузке в
момент разрыва. Толщину образцов измеряли с
помощью толщиномера «TP-10-60» (Россия).
Артерии, перикард и створки аортального клапана
свиней были разделены на группы: 1 – нативные
ткани (контрольная группа) (N); 2 – ткани, облучен-
ные в дозе 25 кГр (R); 3 – ткани после заморажива-
ния до –196°С и отогрева (F); 4 – ткани после замо-
раживания-отогрева и последующего облучения в
дозе 25 кГр (FR) (в группе испытывали не менее
10 образцов). Для испытаний использовали сег-
менты артерий длиной 30 мм, из ткани перикарда
высекались сегменты длиной 60 и шириной 9 мм,
створки клапана оставались неизменны. Образцы
тканей прочно фиксировали зажимами с абразив-
ным покрытием к рабочим частям устройства. Для
фиксации перикарда и створок клапана было разра-
ботано дополнительное специальное устройство.
Учитывая гистологическую структуру перикарда
и створки клапана, материал рассматривался как
анизотропный и деформирование проводили в двух
направлениях (продольном и поперечном) в зави-
симости от направления волокон. Скорость дефор-
мации V = 60 мм/мин, предельное значение
нагрузки F = 4,0 кг. Одноосное растяжение продол-
жали до момента нарушения целостности ткани,
при этом регистрировали предельно приложенную
нагрузку и показатель максимального удлинения
с одновременной графической регистрацией
зависимости «усилие-перемещение». Дефор-
мационные кривые обрабатывали и рассчитывали
основные физико-механические показатели. Рас-
четы всех показателей представляли в виде
диаграмм. Биомеханические характеристики соот-
ветствуют международным стандартам ISO
5840:2005 «Cardiovascular implants – Cardiac valve
prostheses», NEQ. Статистическую обработку ре-
зультатов проводили с помощью компьютерных
программ «Statistics 17.0» («SPSS Inc.», США) и
«Microsoft Excel» («Microsoft», США). Различия
считали значимыми при p < 0,05.
Результаты и обсуждение
Длительное и полноценное функционирование
биотрансплантата в организме больного зависит
от способности данной ткани противостоять
an anisotropic and deformation was performed in two
directions (longitudinal and transverse) depending on
the fibers orientation. The deformation velocity was
V = 60 mm/min, the ultimate load made F = 4.0 kg.
Uniaxial tension was applied until the appearance of
disorders in tissue integrity, the ultimately applied load
and maximal elongation rate were recorded in the
process with simultaneous graphic registration of the
force vs. translocation dependency. Deformation cur-
ves were processed and basic physical and mechanical
properties were calculated. All the calculations for all
the indices were presented as diagrams. Biomechanical
characteristics matched the international standards
ISO 5840:2005 ‘Cardiovascular implants – Cardiac
valve prostheses’, NEQ. Statistical analysis was
performed using the Statistics 17.0 software (SPSS
Inc, USA) and Microsoft Excel (MS, USA). Diffe-
rences were considered as significant at p < 0.05.
Results and discussion
Long-time and full-value functioning of biotrans-
plant in a patient's body depends on the tissue ability
to resist the damaging load effect. In its turn, physio-
logical aspects of its functioning, including blood
circulation, adhesion, proliferation, cell differentiation,
phagocytosis etc. are determined by physical and me-
chanical properties and depend largely on structural
integrity, architecture and relationship between fiber
components [1, 2, 24, 28, 34]. Cells recognize fibers
and follow their direction and location when growing.
There is a constant relationship and interaction between
the cells and ECM during repopulation (remodeling)
and the formation of the graft normal structure. The
conjugation of population rate and the one of lysis of
the devitalized matrix is an essential condition. Connec-
tive tissue matrix resulted from decellulirization of
xenotissues is the ready biological scaffold, and its initial
physical-mechanical parameters determine the follow-
ing functioning of the transplant. Stress deformation
indices characterize the strength, elasticity and plasti-
city of the material, they are important biomechanical
parameters of connective tissue structures and stan-
dard biomaterial characteristics [6, 14, 16, 25].
Fig. 1 demonstrates the deformation curve of stress
strain characterizing the properties of sample material.
With the stress-strain curve it is possible to determine
the limit of proportionality (the highest tension whereat
the material abides by the Hooke's law), plastic yield
(tension at which in the material a noticeable elongation
without a load increase appears), strength (maximum
tension in the diagram, which could be sustained by
the sample) and Young's modulus. Tensile test enables
judging on the material behavior for other types of
deformation as well.
For all research groups the sample wall thickness
was measured before each test. Measurements were
316 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
разрушающему действию физической нагрузки.
В свою очередь, физиологические аспекты его
функционирования, включая процессы гемоцирку-
ляции, адгезии, пролиферации, дифференциации
клеток, фагоцитоза и др., определяются физико-
механическими свойствами и во многом зависят
от структурной целостности, архитектоники и
взаимосвязи между волокнистыми компонентами
[1, 3, 16, 31, 37]. Клетки распознают волокна и
ориентируются в своем росте на их направление и
расположение. Существует постоянная взаимо-
связь и взаимовлияние между клетками и ЭЦМ в
процессе репопуляции (ремоделирования) и фор-
мирования нормальной структуры имплантата.
Необходимым условием является сопряжение
скорости заселения и скорости лизиса девитализи-
рованного матрикса. Соединительнотканный мат-
рикс, изготовленный путем децеллюляризации
ксенотканей, является готовой биологической
матрицей, и его исходные физико-механические
параметры определяют последующее функцио-
нирование трансплантата. Показатели стресс-
деформации характеризуют прочность, упругость
и пластичность материала, являются важными
биомеханическими параметрами соединительно-
тканных структур и общепринятыми характерис-
тиками биоматериала [11, 15, 19, 21].
На рис. 1 представлена деформационная кривая
растяжения, которая характеризует свойства мате-
риала образца. Из диаграммы растяжения можно
определить предел пропорциональности (наиболь-
шее напряжение, при котором материал следует
закону Гука), текучести (напряжение, при котором
в материале появляется заметное удлинение без
увеличения нагрузки), прочности (максимальное
напряжение на диаграмме, которое способен вы-
держать образец) и модуль Юнга. Испытание на
растяжение позволяет судить о поведении мате-
риала и при других видах деформации.
Для всех групп исследования перед каждым
испытанием проводили измерение толщины стенки
образцов. Замеры выполняли в 3-х точках с
точностью до 10 мкм и рассчитывали среднее зна-
чение. Результаты измерений представлены на
рис. 2. Толщина ткани перикарда после всех воз-
действий значимо увеличивается по сравнению с
нативной тканью. Для створок клапана этот пока-
затель в группах 2 и 3 незначительно увеличи-
вается, а для ткани, подвергнутой сочетанному
действию замораживания и облучения (группа 4),
значимо снижается. После замораживания-облу-
чения ткань перикарда утолщается, створки клапа-
на истончаются, а толщина сосудов не изменяется.
Такие отличия в ответ на применяемое воздейст-
вие, как мы полагаем, обусловлены гидрофильными
performed in 3 points with an accuracy of up to
10 microns and an average value was calculated. The
measurement results are shown in Fig. 2. After all the
exposures the thickness of pericardium tissue increases
insignificantly if compared to the native tissue. For the
valve leaflets this value in groups 2 and 3 increased
slightly, while for the tissues subjected to a combined
effect of freezing and radiation (group 4) it decreases
significantly. After freezing and irradiation the width
of pericard tissue was increased, the valve leaflets
became thinner, and the dimensions of vessels did not
change. These differences in response to applied effect
as we believe are stipulated with hydrophilic properties
of various connective tissues. Due to the presence of
a big amount of glycosaminoglycans in a loose
connective tissue the width of arteries was kept at
native tissue level.
Fig. 3 shows the E values for the tissues of peri-
cardium, arteries and valve leaflets after each type of
impact. This index is determined only by the material
elastic properties and is responsible for the tissue
stiffness, which is directly proportional to the elasticity
modulus. In case of longitudinal strain the E values for
the pericardium tissue subjected to freeze-thawing
(group 3), and freeze-irradiation (group 4) increased
by 51 and 61%, respectively, and are significantly redu-
ced after irradiation (group 2) by 57%. Similar changes
in the E values were also observed for a transverse
load (Fig. 3A). If the valve leaflet was longitudinally
stretched, the E value was also significantly higher for
the groups 3 and 4 (46 and 58%, respectively),
comparing to the control. In the tissues subjected to
irradiation (group 2) the E value was significantly
reduced by 64%. In the radial direction the elasticity
modulus of leaflets was quire unchanged and remained
at the level of native tissues, except the irradiated
Рис. 1. Деформационная кривая одноосного растяже-
ния материала до момента нарушения целостности.
Fig. 1. Deformation curve of uniaxial tension until the mo-
ment of continuity breakage.
0,08
0,14*
0,1* 0,09*
0,442 0,45 0,485*
0,39*
0,61
0,72
0,53
0,55
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
N R F FR
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
317
свойствами разных типов соединительной ткани.
За счет наличия большего количества гликозами-
ногликанов в рыхлой соединительной ткани тол-
щина артерий соответствует показателям нативной
ткани.
На рис. 3 представлены значения Е для ткани
перикарда, артерий и створок клапана после каж-
дого вида воздействий. Данный показатель опреде-
ляется только упругими свойствами материала и
отвечает за жесткость ткани, которая прямо про-
порциональна модулю упругости. При продольной
деформации Е для ткани перикарда, подвергнутой
замораживанию-отогреву (группа 3) и заморажива-
нию-облучению (группа 4), увеличивается на 51 и
61% соответственно и существенно снижается
после облучения (группа 2) на 57%. Такие же изме-
нения Е отмечены и при поперечном направлении
нагрузки (рис. 3, А). При растяжении створки
клапана в продольном направлении значение Е
также значимо выше для групп 3 и 4 (на 46 и 58%
соответственно) по сравнению с контролем. В тка-
нях, подвергнутых облучению (группа 2), Е значи-
мо снижается на 64%. В радиальном направлении
модуль упругости створок практически не меняет-
ся и остается на уровне показателя нативных
тканей, кроме образцов, подвергнутых облучению,
в которых этот показатель снижается (рис. 3, В).
Жесткость в сосудистой стенке существенно уси-
ливается после замораживания-отогрева (на 59%)
и после комбинированного воздействия (на 47%).
Для группы 2 упругие свойства сосудов усиливают-
ся незначительно и находятся в пределах девиаций
контроля (рис. 3, С).
Важным свойством деформируемого материа-
ла является прочность, характеризующая его спо-
собность сопротивляться разрушению при дейст-
вии внешних сил. Прочность тканей на разрыв при
растяжении – основной стандартный показатель,
характеризующий механические свойства ткани,
для количественной оценки которого используют
предел прочности материала (как величину разру-
шающего механического напряжения), отношение
величины разрушающей нагрузки к площади
поперечного сечения образца в месте разрушения.
При продольной деформации λ перикарда несколь-
ко снижается после замораживания-отогрева на
18% (группа 3), но остается на уровне контрольной
группы после девитализации (группа 4). При
поперечном направлении нагрузки λ снижается для
всех опытных групп, но особенно резкое падение
прочностных свойств наблюдается в тканях пери-
карда после ионизирующего излучения на 75%
(рис. 4, А). Величина разрушающего механичес-
кого напряжения возрастает в створках клапана
после сочетанного воздействия на ткань как в про-
samples wherein this index was reduced (Fig. 3C).
Stiffness in vascular wall was significantly enhanced
after freeze-thawing (59%) as well as after the
combined treatment (47%). For group 2 the elastic
properties of the vessels were insignificantly enhanced
and were within the control range (Fig. 3C).
An important property of deformable material is
the strength, characterizing its ability to resist the
destruction caused by external forces. The tissue
tensile strength during stretching is a basic standard
index characterizing the tissue mechanical properties,
which could be quantitatively estimated using mate-
rial stress limit (the value of damaging mechanical
stress), the ratio of the breaking load to the sample
cross-sectional area at the destruction site. In case of
longitudinal deformation the value λ of pericardium
was insignificantly reduced after freeze-thawing by
18% (Group 3), but remained at the control group level
after devitalization (group 4). The transverse load
decreased the λ for all tested groups, but a particularly
sharp drop in the tensile strength properties was obser-
ved in pericardium tissues after ionizing radiation, by
75% (Fig. 4A). The value of destructive mechanical
Рис. 2. Толщина образцов ткани после различных
воздействий: – перикард, – створки аортального
клапана, – артерии; N – нативные ткани (контроль);
R – ткани, облученные в дозе 25 кГр; F – после замора-
живания до –196°С и отогрева; FR – ткани после
замораживания-отогрева и последующего облучения
в дозе 25 кГр; * – различия статистически значимы
относи-тельно контроля, p < 0,05, n = 200.
Fig. 2. Thickness of tissue samples after various effects:
– pericardium, – aortic valve leaflets, – arteries; N –
native tissues (control); R – irradiated in a dose of 25 kGy;
F – after freezing down to –196°C and thawing; FR – tis-
sues after freeze-thawing and irradiation at a dose of 25 kGy;
* – statistically significant differences if compared with the
control, p < 0.05, n = 200.
То
лщ
ин
а,
м
м
Th
ic
kn
es
s,
m
m
318 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
дольном, так и поперечном направлении (на 27 и
20% соответственно). В остальных группах проч-
ностные характеристики образцов сохранялись на
уровне контрольной группы (рис. 4, В). Облучение
потоком электронов не изменяет прочность сосу-
дистой стенки на разрыв при растяжении (группа 2).
Низкие температуры существенным образом
изменяют способность артерий к сопротивлению
внешней нагрузки. Предел прочности сосудов
возрастает в 3,5 раза. После криорадиационной
обработки сосудов (группа 4) модуль прочности
увеличивается в 2 раза (рис. 4, С).
Пластические свойства материала, т. е. способ-
ность к остаточной деформации, отражают пока-
затели относительного удлинения и запас деформа-
тивной способности. Величина остаточного удли-
нения образца при разрыве отображает способ-
ность ткани к деформации растяжения. На него
оказывает влияние структура и волокнистый
состав ткани. На рис. 5, А представлены диаграм-
мы L перикарда: данный показатель значимо
снижается для всех групп испытания. Для группы
4 в продольном направлении волокон L уменьшает-
ся почти в 3 раза, а в поперечном – в 3,5 раза.
Таким образом, существует обратная зависимость
между упругими свойствами ткани и ее деформа-
ционной способностью: за счет усиления жесткости
биоматериала следует ограничение возможности
к растяжению. Для створок клапана способность
к растяжению повышается после облучения (груп-
па 2) на 54% и снижается в группах 3 и 4 на 33 и
stress was increased in the valve leaflets after the
combined effect on tissue both in longitudinal and
transverse directions (27 and 20% respectively). The
strength characteristics in the remaining groups of
samples were kept at the level of the control group
(Fig. 4B). Electron irradiation did not change the burst
strength of vascular wall (group 2). Low temperatures
significantly altered the ability of the arteries to resist
the external load. Tensile strength of the vessels was
increased in 3.5 times. Following cryoirradiation treat-
ment (group 4) the vessels strength module increased
twice (Fig. 4C).
The material plastic properties, i. e. the ability to
permanent deformation are described by relative elon-
gation and deformability capacity. The value of the
sample residual elongation following rupture demon-
strates the tissue ability to a tensile strain. It depends
on the structure and composition of the tissue fibrous
content. Fig. 5A presents the diagram of pericardium
L value, which drops significantly for all the groups
tested. For Group 4 in longitudinal direction of fibers
the value L decreases almost thrice and in a transverse
it reduces in 3.5 times. Thus, there is an inverse depen-
dence between the tissue elastic properties and its
deformability: an increase in biomaterial stiffness leads
to a restricted stretching. For the valve leaflets the
stretchability increases after irradiation (group 2) by
54% and decreases in groups 3 and 4, by 33 and 47%
respectively. Plasticity of the devitalized valve leaflets
in radial direction was kept at the control group values
(Fig. 5C). The ability of vascular tissue to stretching
Рис. 3. Модуль упругости после различных воздействий: А – перикард, В – створки аортального клапана, С –
артерии; заштрихованные столбцы – поперечное направление нагрузки; незаштрихованные столбцы – продольное
направление нагрузки; N – нативные ткани (контроль); R – ткани, облученные в дозе 25 кГр; F – после замо-
раживания до –196°С и отогрева; FR – ткани после замораживания-отогрева и последующего облучения в дозе
25 кГр; * – различия статистически значимы относительно контроля, p < 0,05.
Fig. 3. Elasticity modulus after various treatments: A – pericardium, B – aortic valve leaflets, C – artery; shaded area –
transverse load; unshaded area – longitudinal load; N – native tissues (control); R – irradiated in a dose of 25 kGy; F –
after freezing down to –196°C and thawing; FR – tissues after freeze-thawing and irradiation at a dose of 25 kGy; * –
statistically significant differences if compared to the control, p < 0.05.
М
од
ул
ь
уп
ру
го
ст
и,
М
П
а
St
re
tc
h
m
od
ul
us
, М
Ра
A B C
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
319
47% соответственно. Пластичность девитализиро-
ванных створок в радиальном направлении сохра-
няется на уровне значений контрольной группы
(рис. 5, В). Способность ткани сосудов к растяже-
нию после замораживания и девитализации,
напротив, повышается (рис. 5, С).
after freezing and devitalization vice versa increases
(Fig. 5C).
Reserve of deformation capacity characterizes the
material's feature to deform within a plastic range
before a continuity disruption. The indices δ are shown
in Fig. 6. The ability to deformation of pericardium was
Рис. 4. Предел прочности после различных воздействий: А – перикард, В – створки аортального клапана, С –
артерии; заштрихованные столбцы – поперечное направление нагрузки; незаштрихованные столбцы – продольное
направление нагрузки; N – нативные ткани (контроль); R – ткани, облученные в дозе 25 кГр; F – после
замораживания до –196°С и отогрева; FR – ткани после замораживания-отогрева и последующего облучения в
дозе 25 кГр; * – различия статистически значимы относительно контроля, p < 0,05.
Fig. 4. Tensile strength after various treatments: A – pericardium, B – aortic valves, C – artery; shaded area – transverse
load; unshaded area – longitudinal load; N – native tissues (control); R – irradiated in a dose of 25 kGy; F – after freezing
down to –196°C and thawing; FR – tissues after freeze-thawing and irradiation at a dose of 25 kGy; * – statistically
significant differences if compared to the control, p < 0.05.
Рис. 5. Относительное удлинение после различных воздействий: А – перикард, В – створки аортального клапана,
С – артерии; заштрихованные столбцы – поперечное направление нагрузки; незаштрихованные столбцы –
продольное направление нагрузки; N – нативные ткани (контроль); R – ткани, облученные в дозе 25 кГр; F –
после замораживания до –196°С и отогрева; FR – ткани после замораживания-отогрева и последующего
облучения в дозе 25 кГр; * – различия статистически значимы относительно контроля, p < 0,05.
Fig. 5. Elongation after various treatments: A – pericardium, B – aortic valve leaflets, C – artery; shaded area – transverse
load; unshaded area – longitudinal load; N – native tissues (control); R – irradiated in a dose of 25 kGy; F – after freezing
down to –196°C and thawing; FR – tissues after freeze-thawing and irradiation at a dose of 25 kGy; * – statistically
significant differences if compared to the control, p < 0.05.
О
тн
ос
ит
ел
ьн
ое
у
дл
ин
ен
ие
, %
R
el
at
iv
e
el
on
ga
tio
n,
%
A B C
П
ре
де
л
пр
оч
но
ст
и,
М
П
а
St
re
ng
th
li
m
it,
M
Pa
A B C
320 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
Запас деформативной способности характери-
зует свойство материала деформироваться в
пластической области до момента нарушения
целостности. Показатели δ представлены на рис. 6.
Способность к деформации перикарда снижается
значимо после замораживания-отогрева и после
замораживания-облучения, однако величина этого
показателя свидетельствует о сохранности пласти-
ческих свойств после указанных воздействий на
высоком уровне во всех направлениях (рис. 6, А).
Для створок аортального клапана (рис. 6, В) и
артерий (рис. 6, С) запас деформативной способ-
ности сохраняется после всех воздействий.
Физико-механические показатели позволяют
оценить степень повреждения соединительно-
тканных структур и клеточных компонентов иссле-
дуемых тканей и охарактеризовать их поведение
под действием изучаемых физических факторов.
Результаты испытаний свидетельствуют о том, что
во всех случаях экспериментального воздействия
на испытуемые ткани наиболее существенно
изменялись упругие свойства, которые отвечают
за жесткость ткани и обусловлены структурными
особенностями и перестройками внеклеточного
матрикса соединительной ткани. Мы полагаем, что
изменения упругопрочностных свойств связаны с
частичным или полным разрушением клеточных
элементов, обеспечивающих в исходном состоянии
естественное пространственное распределение и
удержание каркаса. Количество фибробластов в
significantly decreased after freeze-thawing and
freezing-irradiation, but the value of the parameter
indicated the proper preservation rate of plastic pro-
perties in all the directions post effects (Fig. 6A). For
aortic valve leaflets (Fig. 6B) and arteries (Fig. 6C)
the reserve of deformation capacity was kept after all
the impacts.
Physical and mechanical properties allow us to
estimate the injury rate of connective tissue structures
and cell components of the tissue as well as to
characterize their behavior under the influence of the
physical factors studied. The results of tests indicate
that in all the cases of experimental exposure to the
studied tissues the most significant changes were found
in elastic properties responsible for tissue stiffness and
they were caused by structural features and rearran-
gement in extracellular matrix of connective tissue.
We believe that changes in stress-strain properties are
associated with either partial or complete destruction
of cells, providing a natural spatial distribution and initial
scaffold retention. The number of fibroblasts in various
connective tissues differs, there are many of them
especially in loose connective tissue which accom-
panies blood vessels. There is small amount of cell
elements in a dense (pericardium) and loose (aortic
leaflet) connective tissue [23]. Cell destruction leads
to the formation of internal cavities in the spaces
between membranes. The exposures could result in a
disrupted zones of collagen and elastic fibers
attachment located on fibroblast surface. In terms of
За
па
с
де
ф
ор
м
ац
ио
нн
ой
с
по
со
бн
ос
ти
R
es
er
ve
o
f d
ef
or
m
ab
ilit
y
Рис. 6. Запас деформативной способности после различных воздействий: А – перикард, В – створки аортального
клапана, С – артерии; заштрихованные столбцы – поперечное направление нагрузки; незаштрихованные столбцы –
продольное направление нагрузки; N – нативные ткани (контроль); R – ткани, облученные в дозе 25 кГр; F –
после замораживания до –196°С и отогрева; FR – ткани после замораживания-отогрева и последующего
облучения в дозе 25 кГр; * – различия статистически значимы относительно контроля, p < 0,05.
Fig. 6. Reserve of deformability after various treatments: A – pericardium, B – aortic valve leaflets, C – artery; shaded
area – transverse load; unshaded area – longitudinal load; N – native tissues (control); R – irradiated in a dose of 25
kGy; F – after freezing down to –196°C and thawing; FR – tissues after freeze-thawing and irradiation at a dose of 25
kGy; * – statistically significant differences if compared to the control, p < 0.05.
A B C
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
321
разных типах соединительной ткани отличается,
особенно много их в рыхлой волокнистой соедини-
тельной ткани, которая сопровождает кровеносные
сосуды. Клеточных элементов мало в плотной
оформленной (перикард) и неоформленной (аор-
тальные створки) соединительной ткани [17].
Разрушение клеток приводит к образованию внут-
ренних полостей в межмембранных простран-
ствах. Вследствие воздействий могут нарушаться
зоны прикрепления коллагеновых и эластических
волокон на поверхности фибробластов. С точки
зрения механики, тем самым нарушается целост-
ность или «сплошность» ткани: при пластической
деформации меняются ее биомеханические харак-
теристики. Целостность ткани связана с модулем
упругости и определяет ее жесткость. Чем больше
разрушенных клеток в матриксе, тем менее жест-
кая ткань. При одинаковых воздействиях физико-
механические свойства сосудистой ткани отли-
чаются от аналогичных показателей ткани пери-
карда и створок клапана. Кроме того, значительное
влияние на прочностные свойства тканей оказы-
вают разрыхление коллагеновых пучков вследст-
вие изменения межбелковых взаимодействий и
формирование поперечных сшивок молекул кол-
лагена.
Распределение коллагенового волокна по тол-
щине является одним из важнейших факторов,
определяющих механические свойства тканей.
Так, устойчивость к пластическим деформациям
на изгиб и скручивание связаны с частью фибрилл
малого диаметра: чем их больше, тем сильнее
взаимодействие с остальными компонентами мат-
рикса. В то же время фибриллы большого диа-
метра способны противостоять высоким нагруз-
кам на растяжение, что связано с увеличением
количества межмолекулярных сшивок. Фибриллы,
оси которых лежат в направлении приложенной
нагрузки, обеспечивают растяжимость и повы-
шают предел прочности при напряжении ткани.
Расположение фибрилл относительно друг друга
отличается в различных тканях. Образовавшиеся
фибриллы могут объединяться в волокна, укреп-
ляться внутри- и межцепочечными ковалентными
сшивками (встречаются только в коллагене и
эластине) [10]. В межклеточном пространстве мо-
лекулы эластина образуют волокна и слои, в кото-
рых отдельные пептидные цепи связаны множест-
вом жестких поперечных сшивок в разветвленную
сеть. В образовании этих сшивок участвуют остат-
ки лизина двух, трех или четырех пептидных цепей.
Наличие ковалентных сшивок между пептидными
цепями с неупорядоченной конформацией позво-
ляет всей сети волокон эластина растягиваться и
mechanics, a continuity of tissue is thereby disrupted:
plastic deformation change its biomechanical charac-
teristics. The tissue continuity is related to the elastic
modulus and determines its stiffness. The greater the
number of destroyed cells in the matrix, the less stiff
is the tissue. These differences were found in physical
and mechanical properties of vascular tissue and the
indices of pericardium and the valve leaflets assessed
following the same exposures. Furthermore, the tissue
strength properties are strongly affected by loosening
of collagen bundles due to changes in protein-protein
interactions and formation of cross-links of the collagen
molecules.
The width distribution of collagen fibers is one of
the most important factors determining the mechanical
properties of tissues. For example, the resistance to
plastic deformation to twist and break is associated
with some small diameter fibrils: the more their quantity,
the stronger is an interaction with the other matrix
components. At the same time, the large diameter fibrils
are capable of withstanding high tensile strength, that
is due to the increased number of molecule-to-molecule
cross-links. The fibrils with the axes directed towards
the applied load, provide an increased extensibility and
ultimate stress limit under tissue stress load. The
arrangement of fibrils is various in different tissues.
The formed fibrils may be combined into the fibers, be
reinforced with intra- and inter-chain covalent cross-
linkings (found only in collagen and elastin) [15]. The
elastin molecules form the fibers and layers in inter-
cellular space, wherein the individual peptide chains
are associated by lots of stiff cross-links into the
branched network. The formation of these cross-links
involves the lysine residues of two, three or four peptide
chains. The presence of covalent cross-links between
peptide chains with a disordered conformation allows
the entire network of elastin fibers to stretch and
contract in all the directions, providing the elasticity in
appropriate tissue. The non-enzymatic cross-links
formation (glycation) could be influenced by both free
radicals (resulted reactive aldehydes form the covalent
bonds) and water content in tissue. It has been shown
in synthetic polymer networks that when increasing
the number of cross-links the physical properties
change: permeability reduces, elasticity modulus
increases and failure stress value decreases. Body
aging is accompanied with a sharp reduction of water
content in collagen tissue, resulting in an increase of
cross-links number, these effects are manifested in the
rise in stiffness, brittleness and loss of elasticity [3].
Furthermore, the formation of cross-links can alter
the profile of a surface charge of modified collagen
macromolecules due to a reduced number of amino
groups in the side chains of amino acid residues, leads
322 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
сжиматься в разных направлениях, придавая соот-
ветствующим тканям свойство эластичности.
Свой вклад в процессы неферментативного обра-
зования поперечных связей (гликация) могут
вносить как свободные радикалы (образовавшиеся
реактивные альдегиды участвуют в формировании
ковалентных связей между собой), так и содержа-
ние воды в ткани. На примере синтетических
полимерных сеток было показано, что от увеличе-
ния количества сшивок меняются физические
свойства: уменьшается проницаемость, увеличи-
вается модуль упругости и уменьшается величина
разрушающего напряжения. При старении организ-
ма, когда содержание воды в коллагенсодержащих
тканях резко снижается, количество сшивок воз-
растает, такие эффекты проявляются в увеличении
жесткости, хрупкости и потере эластичности [2].
Кроме того, образование сшивок изменяет профиль
заряда поверхности модифицированных макромо-
лекул коллагена вследствие уменьшения количест-
ва аминогрупп в боковых цепях аминокислотных
остатков, приводит к снижению их способности к
адгезии и ухудшению взаимодействия «внеклеточ-
ный матрикс-клетка». Такие изменения нарушают
функции соединительной ткани [10].
Наши расчеты показали, что модуль упругости
исследуемых тканей резко возрастает под влия-
нием замораживания-отогрева и комбинированного
воздействия. Усиление упругих свойств исследуе-
мых тканей демонстрирует, что указанные воз-
действия индуцируют образование дополнитель-
ных внутри- и межмолекулярных поперечных
связей (см. рис. 3). Такие изменения наиболее
выражены при одноосном растяжении ткани пери-
карда и створок клапана в продольном направлении
волокон и менее заметны в радиальном направ-
лении: количество поперечных сшивок, которые
образуются между молекулами коллагена в дан-
ном направлении, значительно больше. После деви-
тализирующей обработки поперечные волокна в
аортальных створках клапана малого диаметра
сохраняют свой запас прочности и модуль упру-
гости, а в перикардиальной ткани изменяются зна-
чимо меньше, чем для фибрилл большого диамет-
ра. Таким образом, устойчивость к пластическим
деформациям в тканях обеспечивается за счет со-
хранности биомеханических характеристик фиб-
рилл малого диаметра.
Принципиальной особенностью действия иони-
зирующих излучений является способность прони-
кать в биологические ткани, клетки, субклеточные
структуры и повреждать их, вызывая непосредст-
венную ионизацию атомов и молекул за счет физи-
ческих взаимодействий и радиационно-химических
реакций. Проникающие в ткани α- и β–-частицы
to a decrease in their ability to adhere and aggravation
of the extracellular matrix-cell interaction. These
changes lead to a connective tissue dysfunction [15].
Our estimates suggest that the tissue elasticity
modulus increases dramatically under the freeze-
thawing influence and combined exposure. Strengthen-
ing of elastic properties of the studied tissues demon-
strate, that the mentioned effects induce the formation
of additional intra- and intermolecular cross-links
(see Fig. 3). These changes are most pronounced du-
ring uniaxial tension of pericardium and valve leaflets
tissues in longitudinal direction of the fibers; they are
less noticeable in radial direction, the number of cross-
links which are formed between the collagen molecules
in this direction is considerably bigger. After devitali-
zation the transverse fibers in small diameter aortal
leaflets retain their strength reserve and elasticity mo-
dulus, and in pericardial tissue they alter in less extent
than in large diameter fibrillae. Thus the resistance to
plastic deformation in tissues is provided due to the
keeping the biomechanical characteristics of small
diameter fibrillae.
The principal feature of the effect of ionizing
radiation is the ability to penetrate into biological
tissues, cells, subcellular structures and damage them,
causing a direct ionization of atoms and molecules by
physical interactions and radiation-chemical reactions.
Penetrating into the tissues α- and β–-particles lose
their energy as a result of electrical interactions with
electrons of the atoms they are passing. As a result,
new molecules are formed, including highly reactive
free radicals [38]. Biological effect of ionizing radiation
per se is not direct but indirect action of the water
radiolysis products, being the part of the cell, and at
biochemical level leads to the formation of new highly
reactive products, causing an additional injury to
biologically important macromolecules. These damages
concern not only the nuclear components, but the
connective tissue extracellular matrix too [35]. The
formation of free radicals leads to changes in protein
structure: disruption of hydrogen, peptide, and disulfide
bonds; destruction of amino acids in the chain;
formation of cross-links and aggregates; disordering
the protein secondary and tertiary structures [5]. In
particular, there are the reports [4, 36] concerning the
ionizing radiation effect on collagen fibers, accompanied
with the dehydration of collagen fibers (compression),
which triggers the cross-links formation. Dehydration
could result also in the rupture of collagen chains, that
may be a crucial side reaction leading to the dena-
turation of collagen fibers. It was observed that
dehydrated tissue shrunk thrice. Our studies have
shown that β–-radiation affects destructively the
structure of studied connective tissues. These changes
are manifested in significantly reduced elasticity and
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
323
теряют энергию вследствие электрических взаи-
модействий с электронами тех атомов, возле
которых они проходят. В результате образуются
новые молекулы, включая и такие чрезвычайно
реакционноспособные, как «свободные радика-
лы» [9]. Биологическое действие изолированного
ионизирующего излучения является не прямым, а
опосредованным действием продуктов радиолиза
воды, входящей в состав клетки, и на биохимичес-
ком уровне приводит к образованию новых
химически высокоактивных продуктов, которые
вызывают дополнительные повреждения биологи-
чески важных макромолекул. Такие повреждения
касаются не только ядерных компонентов, но и
внеклеточного матрикса соединительной ткани
[20]. Образование свободных радикалов влечет за
собой изменения структуры белка: разрыв водо-
родных, пептидных, дисульфидных связей; раз-
рушение аминокислот в цепи; образование сшивок
и агрегатов; нарушение вторичной и третичной
структуры белка [4]. Так, в литературе [23, 38]
описывается процесс влияния ионизирующего
излучения на волокна коллагена, при котором
происходит дегидратация коллагеновых волокон
(они сжимаются), и этот процесс инициирует появ-
ление поперечных сшивок. Одновременно при
дегидратации может произойти разрыв цепей кол-
лагена, что может стать существенной побочной
реакцией, приводящей к денатурации коллагеновых
волокон. Отмечается, что ткань при дегидратации
сжимается в три раза. Собственные исследования
продемонстрировали, что β–-радиация действует
разрушительно на соединительнотканные структу-
ры. Эти изменения проявляются в значимом
снижении показателя упругости и предела прочнос-
ти в группе облученных тканей, что может свиде-
тельствовать о денатурации и конформационных
перестройках фибриллярных белков.
Процессы замораживания-отогрева значитель-
но влияют на соединительнотканные структуры за
счет процессов кристаллообразования льда. Уста-
новлено, что уже при 4°C состояние изолированных
белков (особенно с четвертичной структурой)
может измениться, поскольку охлаждение влияет
на некоторые физико-химические свойства воды
в системе, например, на ее плотность и вязкость.
Такие трансформации сопровождаются наруше-
ниями внутримолекулярных взаимодействий
активных участков биополимера и заключаются в
изменении жесткости полипептидных цепей белка
и пространственного расположения отдельных его
участков. При охлаждении изолированных белков
до более низких температур, а также при после-
дующем отогреве наблюдаются агрегация и изме-
нение их конформации – разрыхление белковой
tensile strength in the group of irradiated tissue, which
may indicate the denaturation and conformational
rearrangement of fibrillar proteins.
The freeze-thawing greatly affects the connective
tissue structures due to ice crystal formation. It has
been found that already at 4°C the state of isolated
proteins (especially with quaternary structure) can alter,
since cooling affects some physical and chemical
properties of water in the system, such as its density
and viscosity. These transformations are accompanied
with disorders in molecule-to-molecule interactions of
biopolymer active sites and consist in the change of
stiffness of the protein polypeptide chains and spatial
arrangement of its individual parts. During cooling of
isolated proteins down to lower temperatures as well
as under subsequent heating there was observed an
aggregation and alteration of their conformation , i.e.
the protein globule loosening [17]. Significant factors
in the ice spreading is the interaction of cells with
extracellular matrix and the amount of water contained
in the tissues. Ice crystallization front causes an
increased pressure, rise in osmolarity of the interstitial
medium and water release from an interstitial space
[8, 18, 27, 31, 32]. In its turn, the thawing provokes the
appearance of macroscopic and microscopic lesions.
Osmotic effect and ice crystallization alter the micro-
structure (the cavities appear), mechanical and thermal
properties of tissue, and cause irreversible changes
(broken cell bonds are not be restored after warming).
Moreover, the presence in the system of various types
of cells, as well as crystallization in microvessels lead
to non-uniform temperature fields in the tissue. As a
consequence, thermoelastic stresses appear in the
tissues, often resulting in the formation of cracks,
affecting the tissue continuity and increasing the risk
of devitrification during warming, due to stimulation of
heterogeneous nucleation of ice crystals [37].
Collagen fibers in the tissues of valve leaflets,
pericardium and vessels form a specific spatial
structure, affecting the orderly growth of ice crystals,
which occurs through the channels formed by collagen
fibers. These processes lead to the formation of
additional cavities in the connective tissue matrix.
Crystallization processes may damage the individual
fibrils. In the zones of their mechanical damage we
expect the formation of addi-tional intramolecular
cross-links, and the mutual approaching of the collagen
fibers (due to internal cavities) initiates the formation
of molecule-to-molecule bonds. These effects lead to
a deformation load distribution not onto individual
collagen fibrils, but to the formed complexes of fibril
bundles that ensures the preservation of mechanical
strength and enhances the tissue elastic properties.
Effect on the tissues of pericardium and valve
leaflets by the flow of electrons in 25 kGy dose after
324 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
глобулы [12]. Существенными факторами распрос-
транения льда являются взаимодействие клеток
с экстрацеллюлярной матрицей и количество со-
держащейся в тканях воды. Фронт кристаллизации
льда приводит к увеличению давления, повышению
осмолярности внутритканевой среды и выходу
воды из внутритканевого пространства [13, 18, 25,
34, 35]. В свою очередь процесс размораживания
влияет на появление макро- и микроскопических
повреждений. Осмотический эффект и кристалли-
зация льда изменяют микроструктуру (появляются
пустоты), механические и теплофизические свой-
ства ткани и вызывают необратимые изменения
(разрушенные связи клеток не восстанавливаются
после отогрева). Кроме того, наличие в системе
различных видов клеток, а также кристаллизация
в микрососудах приводят к неоднородности
температурных полей в ткани. Как следствие, в
тканях возникают термоупругие напряжения, часто
приводящие к формированию трещин, которые
повышают опасность девитрификации при нагреве,
поскольку стимулируют гетерогенную нуклеацию
кристаллов льда [8].
Коллагеновые волокна в тканях створок кла-
пана, перикарда и сосудах образуют специфичес-
кую пространственную структуру, влияющую на
упорядоченный рост кристаллов льда, который
происходит по каналам, образованным коллагено-
выми волокнами. Данные процессы приводят к
формированию дополнительных полостей в соеди-
нительно-тканном матриксе. Процессы кристалли-
зации могут повреждать отдельные фибриллы.
В зонах их механического повреждения мы пред-
полагаем образование дополнительных внутримо-
лекулярных поперечных связей, а сближение
коллагеновых волокон (за счет внутренних полос-
тей) инициирует образование межмолекулярных
связей. Указанные воздействия приводят к рас-
пределению деформационной нагрузки не на
отдельные фибриллы коллагена, а на сформиро-
вавшиеся комплексы-пучки фибрилл, что обеспе-
чивает сохранность механической прочности и уси-
ливает упругие свойства ткани.
Воздействие на ткани перикарда и створок
клапана потоком электронов в дозе 25 кГр после
предварительного замораживания-отогрева приво-
дит к резкому повышению их характеристик
упругости. Прочностные свойства усиливаются
для ткани створок и сосудов, а предел прочности
для ткани перикарда сохраняется на уровне
нативных тканей (см. рис. 3, 4). Таким образом,
поскольку упругопрочностные характеристики
образцов после сочетанного действия низких тем-
ператур и β–-излучения превышают соответствую-
preliminary freeze-thawing results in a sharp rise in
their elastic properties. Strength properties are
reinforced in the tissues of leaflets and vessels, and
the tensile strength for the pericardium remained at
the level of native tissues (see. Fig. 3, 4). Thus, since
the stress-strain characteristics of the samples after
the combined effect of low temperatures and β–-
radiation exceed the existing indices in the samples
subjected only to either freeze-thawing or irradiation,
we can emphasize a synergistic effect manifestation
on the tissue properties, which is caused by total effect
of low temperatures and β–-radiation. In their turn,
these changes significantly differ from those of the
tissue subjected only to ionizing radiation. This result
suggests that the pre-freezing has a radioprotective
effect for following ionizing radiation. We attribute this
effect to a change in the ratio of free and bound water
in tissue after freeze-thawing. The radiolysis processes
are known to be less pronounced in dehydrated tissue.
Water is an essential structural component: the strength
of water molecules' binding to biopolymers is of great
importance for the structure stabilization and functional
activity manifestations. The tendency of water loss in
tissues can be intensified at the expense of destruction
of proteoglycans, which polysaccharide components
have exceptional water adsorption properties.
Results of the findings analysis reveal that the
cryoirradiation treatment made the scaffold structures
(matrix proteins) resistant to the used exposures, their
structure do not degrade and preserve their continuity.
The outcome of physical and chemical changes in
connective tissues after successive effects of low
temperature and radiation exposures is a cascade of
structural rearrangements, leading to formation of
additional intra- and intermolecular cross-links. More
compact location and reinforcing fibers provide thereby
the graft structural stabilization. Comparison of the
findings with the values of the working tension in native
tissues suggests that the devitalized tissue may
successfully resist physical stress when functioning.
Conclusions
1. The results of tests have shown that after
devitalization the elasticity modulus of tissue increases;
the pericardium tensile strength remains at the native
tissue level and for the leaflets and vessels it increases.
As a consequence the relative elongation of peri-
cardium and aortic valve leaflets decreased, and for
the arteries it increases. The disrupted continuity of
tissue due to the cell destruction and formation of
cavities leads to a slight reduction in the deformability
capacity reserve. Herewith all the xenografts retain
the ability to deform (stretch) in all the directions and
resistance to break and twist.
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
325
2. Irradiation of the pericardium and valve leaflets
with the flow of electrons sharply reduces the me-
chanical and physical characteristics. Pre-freezing to
–196°C exhibits a radioprotective effect and eliminates
the negative effects of β–-radiation on the ECM.
3. Deep freezing and β–-radiation induce the for-
mation of additional intra- and intermolecular cross-
links and exhibit synergistic effect, i.e. elastic properties
of tissue are significantly enhanced. More compact
location and reinforcing fibers thereby provide struc-
tural stabilization of the graft.
4. The ECM of devitalized tissues has been shown
to retain its integrity and has physical and mechanical
properties which are characteristic for native tissue in
both longitudinal and transverse directions.
5. Modified tissue of pericardium, valve leaflets and
arteries with certain physical and mechanical characte-
ristics can be used as tissue grafts: elastic properties
ensure the long-term existence in a recipient's body
(that will allow the implementation of repopulation and
formation of a new structure); the strength reserve
allows to withstand the operational loads during
functioning; the scaffold structure and elasticity are
preserved, as well as ability to extensibility, resistance
to break and twist.
We express our special thanks to the head of the
Material Strength Chair of the National Technical
University ‘Kharkiv Polytechnic Institute’, V.L. Havin and
engineer of the Department S.M. Dergunov for methodo-
logical assistance in performing the research.
щие показатели в образцах, подвергнутых только
замораживанию-отогреву или облучению, мы
можем говорить о проявлении синергического
эффекта на свойства ткани, который обусловлен
суммарным воздействием низких температур и
β–-излучения. В свою очередь, такие изменения
имеют значимое отличие от показателей ткани,
подвергнутой просто ионизирующему излучению.
Этот результат дает возможность предположить,
что предварительное замораживание оказывает
радиопротекторное действие на последующее
ионизирующее излучение. Мы объясняем такой
эффект изменением соотношения количества
свободной и связанной воды в ткани после процесса
замораживания-отогрева. Как известно, в дегидра-
тированной ткани процессы радиолиза проявляют-
ся менее выражено. Вода является важнейшим
структурным компонентом: прочность связывания
молекул воды с биополимерами имеет большое
значение для стабилизации структуры и проявле-
ния функциональной активности. Тенденция потери
воды в тканях может усиливаться и за счет разру-
шения протеогликанов, полисахаридные компонен-
ты которых обладают исключительными водоад-
сорбционными свойствами.
Результаты анализа полученных данных позво-
ляют установить, что после криорадиационной
обработки каркасные структуры (матричные бел-
ки) устойчивы к используемым воздействиям, не
подвергаются структурной деградации и сохра-
няют свою целостность. Итогом физико-химичес-
ких изменений в соединительных тканях в
результате последовательных эффектов низкотем-
пературного и радиационного воздействий является
каскад структурных перестроек, который приводит
к образованию дополнительных внутри- и межмо-
лекулярных поперечных связей. Более компактное
расположение и упрочняющиеся волокна таким
образом обеспечивают структурную стабилиза-
цию имплантата. Полученные данные при сопос-
тавлении с величинами эксплуатационного напря-
жения нативных тканей позволяют предположить,
что девитализированные ткани могут успешно
противостоять физическим нагрузкам в процессе
функционирования.
Выводы
1. Результаты испытаний показали, что после
девитализации модуль упругости тканей возрас-
тает; предел прочности перикарда сохраняется на
уровне нативных тканей, а для створок клапана и
сосудов повышается. Вследствие этого показа-
тель относительного удлинения для перикарда и
створок аортального клапана снижается, а для
сосудов – повышается. Нарушение целостности
References
1. Akatov V.S., Ryndina N.I., Solovyov V.V. et al. Improving
biocompatibility of heart valve and vascular transplants by
their devitalization and repopulation by recipient cells. Cell
Technologies in Biology and Medicine 2006; (3): 166–171.
2. Akhmedov Sh. D., Afanasjev S.A., Dyakova M.L. et al. The use of
perfusion decellularized matrix for new blood vessels formation
in heart by the method of tissue engineering. Cell Transplan-
tology and Tissue Engineering 2009; 4(2): 32–39.
3. Andrianova L.E., Semenova S.N. Biochemistry of extracellular
matrix. In: Severin E.S., editor. Biochemistry. Moscow:
GEOTAR-MED; 2004.
4. Bailey A.J., Rhodes D.N.,Cater C.W. Irradiation-induced
crosslinking of collagen. Radiat Res 1964; 22: 606–621.
5. Bekman I.N. Radiation and nuclear medicine: physical and
chemical aspects. In: Radiochemistry. Shelkovo; 2012.
6. Bokeria L.A., Kagramanov I.I., Kokshenev I.V. et al., Biological
material for prosthesis. Patent of Russian Federation 2430746
IPC АА61L 27/38, А61F2/24, 10.04.2011.
7. Borschel G., Huang Y., Calve S. et al. Tissue engineering of
recellularized small-diameter vascular grafts. Tissue Eng.
2005; 11(5–6): 778–786.
8. Bujan J., Pascual G., Lopez R. et al. Gradual thawing improves
the preservation of cryopreserved arteries. Cryobiology 2001;
42(2): 256–265.
326 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
Литература
1. Акатов B.C., Рындина Н.И., Соловьев В.В. и др. О повы-
шении биосовместимости трансплантатов клапанов
сердца и сосудов путем их девитализации и заселения
клетками реципиента // Клеточные технологии в биологии
и медицине. – 2006. – №3. – С. 166–171.
2. Андрианова Л.Е., Семенова С.Н. Биохимия межклеточного
матрикса // Биохимия / Под ред. Е.С. Северина – М.: Изд-
во ГЭОТАР-МЕД, 2004. – С. 687–720.
9. Byzov D.V., Mikhailova I.P., Sandomirskiy B.P. et al. A new
approach to the creation of small-diameter vascular pros-
theses. In: Goltsev A.N., editor. Current problems of cryobiology
and cryomedicine. Kharkov; 2012. – p. 623–654.
10. Byzov D.V., Repin N.V., Marchenko L.N., et al. Ultrastructure
of arteries after devitalization with low temperatures and
ionizing irradiation. Probl. Cryobiol. 2011; 21(2): 137–146.
11.Byzov D.V., Synchikova O.P., Mikhaylova I.P. et al. Ionizing
irradiation effect on porcine arteries for creation of devitalized
sсaffolds. Biotechnologiya 2010; 3 (6): 75–79.
12.Gilbert T., Sellaro T., Badylak S. Decellularization of tissues
and organs. Biomaterials 2006; 27(19): 3675–3683.
13.Grauss R.W., Hazekamp M.G., Oppenhuizen F. et al. Histolo-
gical evaluation of decellularised porcine aortic valves: matrix
changes due to different decellularisation methods. Eur J
Cardiothorac Surg 2005; 27(4):566–571.
14.Hlusov I.A. Biomechanic basics of biocompatible materials and
biological tissues. Tomsk; 2007.
15.Ignatyeva N.U. Collagen – the main protein of connective tissue
(review). Esteticheskaya Meditsina 2005; 6(3): 247–256.
16.Leshenko V.G., Ilich G.K. Medical and biological physics: a
tutorial. Moscow: INFRA-M; 2012.
17.Nardid O.A. Effect of low temperatures on protein systems.
Probl Cryobiol Cryomed 2014; 24(2): 83–101.
18.Ponamarev U.E., Mitasov V.E. Cryopreservation of aortic
valves. In: Current problems of Cryobiology and Cryomedicine.
Kiev: Naukova dumka; 1981.
19.Repin N.V., Marchenko L.N., Govorukha T.P. et al. Ultrastructure
of porcine pericardium and aortic valve tissues, devitalized
with cryogenic and irradiation exposures. Probl Cryobiol
Cryomed 2015; 25(3): 246–254.
20.Robinson K.A., Li J., Mathison M. et al. Extracellular matrix
scaffold for cardiac repair. Circulation 2005; 112(9): I135–I143.
21.Sandomirsky B.P., Byzov D.V., Mikhaylova I.P. et al. Method
for preparation of xenogenous arteries for vascular
prosthesis replacement. Patent of Ukraine 68379 IPC A61L27/
00 A01N1/02, 26.03.2012.
22.Schmidt C.E., Baier J. M. Acellular vascular tissues: natural
biomaterials for tissue repair and tissue engineering.
Biomaterials 2000; 21(2): 2215–2231.
23.Serov V.V. Shehter A.B. Connective tissue. Moscow: Medicina;
1981.
24.Sevastyanov V.I., Kirpichikova M.T. Biocompatible materials.
Moscow: MIA; 2011.
25. Sevastyanov V.I., Vasin S.L., Perova N.V. Research methods
of biomaterials and medical devices. In: Biocompatibility.
Moscow; 1999.
26. Solanesa N., Riqola M., Castella A.M. et al. Cryopreservation
alters antigenicity of allografts in a porcine model of transplant
vasculopathy. Transplant Proc 2004; 1(10): 3288–3294.
27.Spirydonau S.V., Yudina O.A., Shket A.P., et al. Variants of
cryopreserved allografts preparation before implantation.
Novosti Khirurgii 2013; 21(2): 76–81.
28.Tudorache I., Cebotari S., Sturz G. et al. Tissue engineering of
heart valves: biomechanical and morphological properties of
decellularised heart valves. J Heart Valve Dis 2007; 16(5):
567–573.
29.Valentin J., Stewart-Akers A., Gilbert T. et al. Macrophage
participation in the degradation and remodeling of extracellular
matrix scaffolds. Tissue Eng 2009; 15(7): 1687–1694.
30.Vasin S.L., Rosanova I.B., Sevastianov V.I. The role of proteins
in the nucleation and formation of calcium-containing deposits
on biomaterials surface. J Biomed Mater Res 1998; 1(39):
491–498.
31.Venkatasubramanian R.T., Grassl E.D., Barocas V.H. et al.
Effects of freezing and cryopreservation on the mechanical
properties of arteries. Ann Biomed Eng 2006; 34(5): 823–832.
32.Wassenaar C., Wijsmuller E.G., Van Herwerden L.A. et al.
Cracks in cryopreserved aortic allografts and rapid thawing.
Ann Thorac Surg 1995; 60(2): S165–167.
ткани за счет разрушения клеток и образования
полостей приводит к незначительному снижению
запаса деформативной способности. При этом все
ксеноимплантаты сохраняют способность к де-
формированию (растяжению) во всех направле-
ниях, устойчивость к излому и скручиванию.
2. Облучение перикарда и створок клапана
потоком электронов резко снижает физико-ме-
ханические характеристики. Предварительное
замораживание до –196°С проявляет радиопро-
текторное действие и нивелирует отрицательные
эффекты β–-излучения на ЭЦМ.
3. Глубокое замораживание и β–-радиация
индуцируют образование дополнительных внутри-
и межмолекулярных поперечных связей и прояв-
ляют синергический эффект – существенно уси-
ливаются упругие свойства тканей. Более компакт-
ное расположение и упрочняющиеся волокна таким
образом обеспечивают структурную стабилиза-
цию имплантата.
4. Показано, что ЭЦМ девитализированных
тканей сохраняет свою целостность и обладает фи-
зико-механическими свойствами, характерными
для нативных тканей как в продольном, так и в
поперечном направлении.
5. Модифицированная ткань перикарда, створок
клапана и артерий с заданными физико-механичес-
кими характеристиками может использоваться в
качестве тканевых имплантатов: упругие свойства
обеспечивают длительное существование в орга-
низме реципиента (что позволит реализоваться
процессам репопуляции и формирования новой
структуры); запас прочности дает возможность
выдерживать эксплуатационные нагрузки в процес-
се функционирования; сохраняется каркасность,
эластичность, способность к растяжимости, устой-
чивость к излому и скручиванию.
Выражаем благодарность зав. кафедрой «Сопро-
тивление материалов» Национального технического
университета «Харьковский политехнический инсти-
тут» В.Л. Хавину и инженеру кафедры С.М. Дергуну за
методическую помощь в проведении исследований.
3. Ахмедов Ш.Д., Афанасьев С.А., Дьякова М.Л. и др.
Использование бесклеточного матрикса для формиро-
вания новых кровеносных сосудов и сердца методом
тканевой инженерии // Клеточная трансплантология и
тканевая инженерия. – 2009. – Т. 4, №2. – С. 32–39.
4. Бекман И.Н. Радиационная и ядерная медицина: физи-
ческие и химические аспекты // Радиохимия. – Щелково,
2012. – Т. 7. – 400 с.
5. Бызов Д.В., Репин Н.В, Марченко Л.Н. и др. Ультраструктура
артерий после девитализации низкимитемпературами и
ионизирующим облучением // Проблемы криобиологии. –
2011. – Т. 21, №2. – С. 137–146.
6. Бызов Д.В., Михайлова И.П., Сандомирский Б.П. и др. Новый
подход к созданию сосудистых протезов малого диамет-
ра // Актуальные проблемы криобиологии и криомедици-
ны / Под ред. А.Н. Гольцева. – Харьков, 2012. – С. 623–
654.
7. Бызов Д.В., Сынчикова О.П., Михайлова И.П., Сандомир-
ский Б.П. Влияние ионизирующего облучения на артерии
свиньи при создании девитализированных скаффолдов //
Биотехнология. – 2010. – Т. 3, №6. – С. 75–79.
8. Жмакин А.И. Физические основы криобиологии // Успехи
физических наук. – 2008. – Т. 178, №3. – С. 243–266.
9. Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия
физических полей с биообъектами // Под ред. С.И. Щу-
кина. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 376 с.
10.Игнатьева Н.Ю. Коллаген – основной белок соединитель-
ной ткани (обзор) // Эстетическая медицина. – 2005. –
Т. 6, №3. – С. 247–256.
11.Лещенко В.Г., Ильич Г.К. Медицинская и биологическая
физика: учеб. пособие // Минск: Новое знание; Москва:
ИНФРА-М, 2012. – С. 84–93.
12.Нардид О.А. Влияние низких температур на белковые
системы // Проблемы криобиологии и криомедицины. –
2014. – Т. 24, №2. – С. 83–101.
13.Понамарев Ю.И., Митасов В.И. Криоконсервация аор-
тальных клапанов // Актуальные проблемы криобиологии
и криомедицины / Под ред. Н.С. Пушкаря, А.М. Белоуса. –
К.: Наукова думка, 1981. – С. 382–390.
14.Репин Н.В., Марченко Л.Н., Говоруха Т.П. и др. Ультра-
структура тканей перикарда и створок аортального кла-
пана свиньи, девитализированных крио- и радиационным
воздействием // Проблемы криобиологии и криомеди-
цины. – 2015. – Т. 25, №3. – С. 246–254.
15.Севастьянов В.И., Васин С.Л., Перова Н.В. Методы
исследований биоматериалов и медицинских изделий //
Биосовместимость / Под ред. В.И. Севастьянова. – М.:
ИЦ ВНИИ геосистем. – 1999. – С. 47–87.
16.Севастьянов В.И., Кирпичикова М.Т. Биосовместимые
материалы. – М.: МИА, 2011. – 511 с.
17.Серов В.В., Шехтер А.Б. Соединительная ткань. – М.:
Медицина, 1981. – 312 с.
18.Спиридонов С.В., Юдина О.А., Шехт А.П. и др. Варианты
предимплантационной подготовки криосохраненных алло-
графтов // Новости хирургии. – 2013. – T. 21, №2. – С. 76–81.
19.Хлусов И.А. Основы биомеханики биосовместимых ма-
териалов и биологических тканей: Учебное пособие. –
Томск: Изд-во Томского политехнического университета,
2007. – 149 с.
20. Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. Радиобиология человека и
животных. – М.: Высшая школа, 2004. – 549 c.
21.Пат. 2430746 РФ, МПК АА61L 27/38, А61F2/24. Биологи-
ческий материал для протезов / Л.А. Бокерия, И.И. Каг-
раманов, И.В. Кокшенев и др.; заявл. 29.09.2009;
опубл. 10.04.2011, Бюл. №14.
22.Пат. 68379, Україна, МПК А61L 27/00, А01N1/02. Спосіб
підготовки ксеногенних артерій для судинного проте-
зування / Б.П. Сандомирський, Д.В. Бизов, І.П. Михайлова,
О.П. Синчикова. – № u2011 10193; заявл. 19.08.2011;
опубл. 26.03.2012, Бюл. №6.
33.Yang J., Yamato M., Shimizu T. et al. Reconstruction of func-
tional tissues with cell sheet engineering. Biomaterials 2007;
28(34): 5033–5043.
34.Yannas I.V., Tzeranis D.S., Harley B.A., So P.T. Biologically
active collagen-based scaffolds: advances in processing and
characterization. Philos Trans A Math Phys Eng Sci 2010;
368(1917): 2123–2139.
35. Yarmonenko S.P., Vajson A.A. Human and animal radiobiology.
Moscow: Vysshaya shkola; 2004.
36.Zeeman R. Cross-linking of collagen-based materials
Enschede: Fedodruk BV; 1998.
37.Zhmakin A. I. Physical aspects of cryobiology. Uspekhi
Fizicheskikh Nauk 2008; 51(3): 231–252.
38. Zhorina L.V., Zmievskoj G.N. Fundamentals of the interaction
of physical fields with biologicals. Moscow: N.E. Bauman
Moscow State Technical University; 2014.
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
327
23.Bailey A.J., Rhodes D.N.,Cater C.W. Irradiation-induced
crosslinking of collagen // Radiat. Res. – 1964. – Vol. 22. –
P. 606–621.
24.Borschel G., Huang Y., Calve S. et al. Tissue engineering of
recellularized small–diameter vascular grafts // Tissue Eng. –
2005. – Vol. 11, №5–6. – P. 778–786.
25.Bujan J., Pascual G., Lopez R. et al. Gradual thawing improves
the preservation of cryopreserved arteries // Cryobiology. –
2001. – Vol. 42, №2. – P. 256–265.
26.Gilbert T., Sellaro T., Badylak S. Decellularization of tissues
and organs // Biomaterials. – 2006. – Vol. 27, №19. – P. 3675–
3683.
27.Grauss R.W., Hazekamp M.G., Oppenhuizen F. et al. Histological
evaluation of decellularised porcine aortic valves: matrix
changes due to different decellularisation methods // Eur. J.
Cardiothorac. Surg. – 2005. – Vol. 27, №4. – P. 566–571.
28.Robinson K.A., Li J., Mathison M. et al. Extracellular matrix
scaffold for cardiac repair // Circulation. – 2005. – Vol. 112,
№9. – P. I135–I143.
29.Schmidt C.E., Baier J. M. Acellular vascular tissues: natural
biomaterials for tissue repair and tissue engineering //
Biomaterials. – 2000. – Vol. 21, №2. – P. 2215–2231.
30.Solanesa N., Riqola M., Castella A.M. et al. Cryopreservation
alters antigenicity of allografts in a porcine model of transplant
vasculopathy // Transplant. Proc. – 2004. – Vol. 1, №10. –
P. 3288–3294.
31.Tudorache I., Cebotari S., Sturz G. et al. Tissue engineering of
heart valves: biomechanical and morphological properties of
decellularised heart valves // J. Heart Valve Dis. – 2007. –
Vol. 16, №5. – P. 567–573.
32.Valentin J., Stewart-Akers A., Gilbert T. et al. Macrophage
participation in the degradation and remodeling of extracellular
matrix scaffolds // Tissue Eng. – 2009. – Vol. 15, №7. –
P. 1687–1694.
33. Vasin S.L., Rosanova I.B., Sevastianov V.I. The role of proteins
in the nucleation and formation of calcium–containing deposits
on biomaterials surface // J. Biomed. Mater. Res. – 1998. –
Vol. 1, №39. – P. 491–498.
34.Venkatasubramanian R.T., Grassl E.D., Barocas V.H. et al.
Effects of freezing and cryopreservation on the mechanical
properties of arteries // Ann. Biomed. Eng. – 2006. – Vol. 34,
№5. – P. 823–832.
35.Wassenaar C., Wijsmuller E.G., Van Herwerden L.A. et al.
Cracks in cryopreserved aortic allografts and rapid thawing //
Ann. Thorac. Surg. – 1995. – Vol. 60. – Suppl. 2 – P. S165–167.
36.Yang J., Yamato M., Shimizu T. et al. Reconstruction of func-
tional tissues with cell sheet engineering // Biomaterials –
2007. – Vol. 28, №34. – P. 5033–5043.
37.Yannas I.V., Tzeranis D.S., Harley B.A., So P.T. Biologically
active collagen-based scaffolds: advances in processing and
characterization // Philos. Trans. A Math. Phys. Eng. Sci. –
2010. – Vol. 368, №1917. – P. 2123–2139.
38.Zeeman R. Cross-linking of collagen-based materials. –
Enschede: Fedodruk BV, 1998. – 199 p.
328 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 25, №/issue 4, 2015
|