The object of research, development or design (in Russian) : Для получения композитного материала, чувствительного к глюкозе, планируется использовать биокатализаторы, так как глюкоза (примерно 5 мМ) присутствует в изобилии в различных биологических жидкостях. Улучшение механических свойств и минерализации будет достигнуто путем добавления гидроксиапатита, что обеспечит структурную устойчивость матрицы и поддержит ее минерализацию в будущем. Гидрогель, предварительно засаженный клетками, будет применяться для in-vitro экспериментов с целью оценки его биосовместимости. Благодаря высокой биосовместимости гидрогеля клетки смогут мигрировать на новую матрицу в организме, что способствует процессу тканевой регенерации и обеспечивает более эффективную восстановительную терапию. Для оценки эффективности внедрения материала, будут проведены также in-vivo исследования.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Глюкозаға сезімтал композициялық материалды алу үшін биокатализаторларды қолдану жоспарлануда, өйткені глюкоза (шамамен 5 мМ) әртүрлі биологиялық сұйықтықтарда көп мөлшерде болады. Механикалық қасиеттер мен минералдануды жақсартуға гидроксиапатит қосу арқылы қол жеткізіледі, бұл матрицаның құрылымдық тұрақтылығын қамтамасыз етеді және болашақ минералдануды қамтамасыз етеді. Остеобласттар мен МСК жасушалары алдын ала себілген гидрогель оның биоүйлесімділігін бағалау үшін in vitro эксперименттер үшін пайдаланылады. Гидрогельдің жоғары биоүйлесімділігіне байланысты остеобласттар мен МСК жасушалар ағзадағы жаңа матрицаға ауыса алады, бұл тіндердің регенерация процесіне ықпал етеді және тиімдірек регенеративті терапияны қамтамасыз етеді. Материалды енгізудің тиімділігін бағалау үшін in-vivo зерттеулер де жүргізіледі.

Aim of work (in Russian) : В рамках этого проекта мы стремимся разработать новый инъекционный, биосовместимый и стимулочувствительный биоматериал на основе гидрогеля для улучшения остеогенеза и направленной регенерации кости. Новый материал на основе желатина обеспечит создание динамично развивающегося каркасса для костного трансплантата с направленной клеточной пролиферацией, васкуляризацией и минерализацией, реализуемой с помощью каскадных ферментативных реакций. Здесь мы стремимся продемонстрировать разработку адаптивного по форме гидрогелевого биоматериала для костной пластики и регенерации тканей с минимальной инвазией. Мы хотим использовать такой подход, который не только позволит контролировать время гелеобразования, но и исключает необходимость использования цитотоксических химических сшивающих агентов, создает высокопористую гидрогелевую матрицу и благоприятные условия для роста тканей за счет увеличения локальной концентрации кислорода в результате ферментативной активности.

Aim of work (in Kazakh) : Бұл жоба арқылы біз остеогенезді және мақсатты сүйек регенерациясын жақсарту үшін жаңа инъекциялық, биоүйлесімді және ынталандыруға жауап беретін гидрогель негізіндегі биоматериалды әзірлеуді мақсат етеміз. Жаңа желатин негізіндегі материал каскадты ферментативті реакциялар арқылы жүзеге асырылатын бағытталған жасуша пролиферациясы, тамырлануы және минералдануы бар сүйек трансплантаты үшін динамикалық дамып келе жатқан негізді қамтамасыз етеді. Мұнда біз сүйек егу және тіндердің аз инвазивті регенерациясына арналған пішінге бейімделетін гидрогель биоматериалының дамуын көрсетуді мақсат етеміз. Біз гельдену уақытын бақылауға мүмкіндік беріп қана қоймай, сонымен қатар цитотоксикалық химиялық кросс-байланыстырушы агенттерді пайдалану қажеттілігін жоққа шығаратын, жоғары кеуекті гидрогельдік матрицаны және жергілікті оттегінің мөлшерін арттыру арқылы тіндердің өсуіне қолайлы жағдайлар жасайтын тәсілді қолданғымыз келеді. ферментативті белсенділіктің нәтижесінде концентрация.Бұл жоба арқылы біз остеогенезді және басқарылатын сүйек регенерациясын жақсарту үшін жаңа инъекциялық, биоүйлесімді және ынталандыруға сезімтал гидрогель негізіндегі биоматериал әзірлеуді мақсат етеміз. Желатинге негізделген жаңа материал каскадты ферментативті реакцияларды қолдану арқылы жүзеге асырылатын жасуша пролиферациясы, тамырлануы және минералдануы бағытталған сүйек трансплантаты үшін динамикалық дамып келе жатқан тірек құруды қамтамасыз етеді.

Методы исследования (на русском) : В данной работе представлен новый инъекционный гидрогелевый биоматериал для стимуляции остеогенеза и регенерации кости. Материал включает раствор Gel и GelMA, а также ферменты, формирующие гелеобразное вещество для инъекции. GelMA создается путем модификации желатина метакрилоильными звеньями. Протестированы механические свойства прекурсоров и исследовано межмолекулярное сшивание. Радикальная полимеризация инициируется ферментативными реакциями, управляемыми pH и концентрацией ферментов. Кинетика реакций изучалась электрохимическим методом. Биосовместимость, пролиферацию и минерализацию оценивали на культурах клеток на протяжении 3 недель с использованием различных методик.

Методы исследования (на казахском) : Бұл жұмыста біз остеогенезді жақсарту үшін инъекциялық гидрогель негізіндегі биоматериалды ұсындық. Ұсынылған материалда Gel, GelМА ерітіндісі және материалды жағуға қолайлы ферменттер бар. Gel және GelМА желатинінің көмегімен прекурсорлар дайындалды. GelМА желатиндегі аминдерді метакрилойл бірліктерімен ауыстыру арқылы жасалады. Прекурсорлардың механикалық қасиеттері реология және созылу сынақтарынан өтті. Желатинді ортада молекулааралық кросс-байланыс зерттелді. Фентон механизмі арқылы радикалды полимерлену басталды. Процестің кинетикасы рН және ферменттердің қатынасы арқылы бағыланды. LOx, GOx және Cat ферменттері қолданылды. Электрохимиялық әдіс арқылы реакциялардың кинетикасын зерттелді. GOx және каталазаның белсенділігі зерттелді. Жасушалардың көбеуін және өміршеңдігін бағалау үшін Live Dead бояуы қолданылды. Тіндердің минералдануы гистологиялық және электронды микроскоппен зерттелді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Для создания прекурсора использовались желатин и GelMA в диапазоне 0%-2% и 5%-20% соответственно. GelMA становится жидким при 24°C, а желатин образует гель при 34°C, что позволяет материалу сохранять форму после инъекции. Оптимальные прекурсоры имели температуру гелеобразования не ниже 30°C. Исследования определили наилучшее соотношение биокатализаторов для желаемой структуры. Электрохимические оценки показали сохранение функциональности GOx и CAT в процессе. Регулирование pH ускоряло полимеризацию. Вместо традиционной реакции Фентона, GOx и каталаза исключали необходимость добавления солей железа. Полученный гель проявлял свойства инъекционных гидрогелей и подходил для лечения костных дефектов. Тесты на остеобластах и МСК клетках показали 90%-ную жизнеспособность и успешное формирование внеклеточных структур через 3 недели. Созданные гидрогели из GelMA подходят для устранения дефектов кости.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Желатин және GelMA 0%-2% және 5%-20% аралығындағы курстарда прекурсор өндіру үшін пайдаланылды. 24°C жылдамдығында GelMA суюқ болады, әйтпесе желатин 34°C жылдамдығында желе болып айналады, бұл материалды инъекциядан кейін пішінде сақтауға мүмкіндік береді. Оптималды прекурсорлар 30°C температурасынан төмен емес желе құру температурасына ие болды. Зерттеулер арзанның қалаған құрамын өзгерту арқылы құру жылдамдығын тоқтату немесе жылдамдыру мүмкіндігін анықтады. Электрохимиялық бағаламалар GOx және CAT-тың функционалдылығын сақтау мүмкіндігін көрсетті. pH басқару полимеризация жылдамдығын жылдайтындығын көрсетті. Фентон әдісін пайдаланғанда, GOx және каталаза темір тұздарын қосу қажеттілігін шешеді. Алынған желе инъекциялық гидрогелдердің қасиеттеріне ие болғандығын және сүйек дефекттерін емдеу үшін қолайлы болғандығын көрсетті. Остеобласттар мен МСК клеткаларындағы сыналар 90%-ға дейінгі тіршілікті және 3 апта ішінде сыртқы құрылыстарды сәтті түзуді көрсетті. GelMA-дан жасалған гидрогелдер сүйек дефекттерін жою үшін пайдалы

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В рамках этого проекта в текущем году было приобретено оборудование и реагенты для развития инфраструктуры университета с целью поддержки исследований и коммерциализации в Казахстане. Полученные результаты этой работы вносят значительный вклад в разработку новых биореактивных составов для применения в костных трансплантатах. Каркасы, полученные в результате исследований, готовы для переноса в клиническую практику. Это открывает новые перспективы для улучшения эффективности регенерации костных дефектов и создания методической основы для применения методов клеточной и тканевой инженерии в лечении повреждений опорно-двигательного аппарата в Казахстане. Такие достижения играют важную роль в укреплении медицинской практики и продвижении науки в стране.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Осы жоба аясында биылғы жылы Қазақстандағы зерттеулер мен коммерцияландыруды қолдау мақсатында университеттің инфрақұрылымын дамыту үшін жабдықтар мен реагенттер сатып алынды. Бұл жұмыстан алынған нәтижелер сүйек трансплантаты үшін қолданылатын жаңа биореактивті қосылыстардың дамуына үлкен үлес қосады. Зерттеу нәтижесінде алынған тіректер клиникалық тәжірибеге көшіруге дайын. Бұл сүйек ақауларының регенерациясының тиімділігін арттырудың және Қазақстанда тірек-қимыл аппаратының жарақаттарын емдеуде жасушалық және тіндік инженерия әдістерін қолданудың әдістемелік негізін құрудың жаңа перспективаларын ашады. Мұндай жетістіктер елдегі медициналық тәжірибені нығайту мен ғылымды ілгерілетуде маңызды рөл атқарады.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Инъекционные гели представляют собой перспективное направление в области костной тканевой инженерии, и их эффективность становится все более очевидной. Эти гели обладают уникальными свойствами, такими как способность поддерживать форму и структуру внутри костных дефектов, что позволяет легко инъцировать их в нужные области. Благодаря наличию биокатализаторов и специально разработанных составов, они способствуют активации биологических реакций в организме, способствуя росту и ремоделированию костной ткани. Это делает инъекционные гели не только удобными в применении, но и мощным инструментом в регенерации костей. Их эффективность не только улучшает качество жизни пациентов с костными дефектами, но также обеспечивает более быстрое и эффективное восстановление ткани, что делает их важным элементом в современной медицине и костной тканевой инженерии.

Efficiency (in Kazakh) : Инъекциялық гельдер сүйек тінінің инженериясы саласындағы перспективалы бағыт болып табылады және олардың тиімділігі барған сайын айқын бола түсуде. Бұл гельдердің бірегей қасиеттері бар, мысалы, сүйек ақауларының ішінде пішіні мен құрылымын сақтау қабілеті, оларды қажетті аймақтарға оңай енгізуге мүмкіндік береді. Биокатализаторлардың және арнайы әзірленген композициялардың болуының арқасында олар сүйек тінінің өсуіне және қайта құрылуына ықпал ететін денедегі биологиялық реакцияларды белсендіруге көмектеседі. Бұл инъекциялық гельдерді қолдануды жеңілдетіп қана қоймайды, сонымен қатар сүйек регенерациясында күшті құрал. Олардың тиімділігі сүйек ақаулары бар науқастардың өмір сүру сапасын жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар тіндердің тезірек және тиімдірек қалпына келуін қамтамасыз етеді, бұл оларды заманауи медицина мен сүйек тінінің инженериясының маңызды элементіне айналдырады.

Field of application (in Russian) : Полученные результаты могут представлять потенциальный интерес для широкого круга специалистов, включая клиницистов-ортопедов, хирургов-реабилитологов и исследователей, активно занимающихся проблемами регенерации костной ткани и разработкой трансплантатов. Успешная реализация данного проекта имеет потенциал быть перенесенной в клиническую практику, что приведет к непосредственным пользам для пациентов, страдающих от костных дефектов и травм, и значительно улучшит методы лечения в данной области. Эти результаты также предоставляют важные исследовательские платформы для будущих исследований в области костной тканевой инженерии и медицинской реабилитации, и вносят весомый вклад в развитие медицинской науки и практики.

Field of application (in Kazakh) : Алынған нәтижелер сүйек тінінің регенерациясы мен трансплантатының дамуы мәселелеріне белсене қатысатын ортопед-клиниктерді, реабилитолог-хирургтерді және зерттеушілерді қоса алғанда, мамандардың кең ауқымын қызықтыруы мүмкін. Бұл жобаның сәтті жүзеге асырылуы сүйек ақаулары мен жарақаттарынан зардап шегетін науқастарға тікелей пайда әкелетін және осы саладағы емдеу мүмкіндіктерін айтарлықтай жақсартатын клиникалық тәжірибеге көшіру мүмкіндігіне ие. Бұл нәтижелер сонымен қатар сүйек тінінің инженериясы және медициналық оңалту салаларындағы болашақ зерттеулер үшін маңызды ғылыми платформалар береді және медицина ғылымы мен тәжірибесінің дамуына елеулі үлес қосады.