The object of research, development or design (in Russian) : - Биочерниля на основе желатинового гидрогеля, подходящей для 3-DП костной ткани. - Трехмерная модель кости in-vitro с естественно синтезированным ВКМ, который включает костные клетки, организованные и минерализованные коллагеновые волокна.

The object of research, development or design (in Kazakh) : - 3-DP сүйек тініне жарамды желатинді гидрогель негізіндегі био-сия. - сүйек жасушаларын, ұйымдастырылған және минералданған коллаген талшықтарын қамтитын табиғи синтезделген ECM бар 3D in-vitro сүйек үлгісі.

Aim of work (in Russian) : В рамках этого проекта мы стремимся создать трехмерную органотипическую модель человека, отражающую физиологию костей, для исследований с использованием технологии трехмерной биопечати. Трехмерный биопринтер будет использоваться для создания полимерного каркаса путем включения первичных человеческих клеток непосредственно в биочернила.

Aim of work (in Kazakh) : Осы жобада біз 3D принтерді пайдалана отырып, адам сүйегінің үшөлшемді органотиптік моделін әзірлеуді ұсынамыз. Үшөлшемді баспа (3DБ) техникасы адамның бастапқы жасушаларын тікелей биосияларға қосу арқылы полимерлік қаңқа жасау үшін пайдаланылады.

Методы исследования (на русском) : 1. Для разработки рецептуры биочернил и нахождения подходящих параметров высокоточной печати определенных слоев, а также для печати МСКч высокой жизнеспособности был использован синтез GelMA с различными степенями функционализации и с различными комбинациями альгината, желатина и GelMA. Биопечать осуществлялась с помощью биопринтер от Сellink (BIO X). Биочернила, приготовленные из смеси упомянутых выше гидрогелей были напечатаны в контактном режиме послойно по прямоугольной спирали. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) характеристики были получены для определения и оптимизации модификации GelMA. Функционализацию желатина метакрилоилом обнаруживали путем записи спектров ЯМР нефункционализированного желатина и GelMA и сравнения двух характеристических пиков. Спектры ЯМР получали с использованием ЯМР-спектрометра (Bruker) на частоте 400 МГц. Для измерения пиков использовалось программное обеспечение ЯМР MestreNova (версия 6.0.2, Mestrelabs Research). 2. Биочернила были протестированы на механические свойства: реологические свойства и скорость деградации, и были получены параметры печати для получения структурно стабильных каркасов. Используя реометр (Anton Paar, MCR302), вязкоупругие характеристики гидрогелей были оценены. Биочернила с подходящими реологическими свойствами были напечатаны в контактном режиме послойно по прямоугольной спирали. Печатные каркасы были помещены в физиологические условия 37С и 5% CO2 до 3 недель и еженедельно анализировались на деградацию.

Методы исследования (на казахском) : 1. GelMA синтезі әртүрлі функционализация дәрежесімен және әртүрлі альгинат, желатин және GelMA комбинациялары бар биоинк формуласын әзірлеу және белгілі бір қабаттарды жоғары дәлдікпен басып шығару үшін қолайлы параметрлерді табу үшін, сондай-ақ өміршеңдігі жоғары MSC басып шығару үшін пайдаланылды. Биопринтинг celllink биопринтері (BIO X) арқылы жүзеге асырылды. Жоғарыда аталған гидрогельдердің қоспасынан дайындалған биоинкс тікбұрышты спираль бойымен қабат-қабат байланыс режимінде басып шығарылды. GelMA модификациясын анықтау және оңтайландыру үшін ядролық магниттік резонанс (ЯМР) сипаттамалары алынды. Желатиннің метакрилоилмен функционалдануы функционалданбаған желатин мен GelMA-ның ЯМР спектрлерін жазу және екі сипаттамалық шыңдарды салыстыру арқылы анықталды. ЯМР спектрлері 400 МГц жиілікте ЯМР спектрометрінің (Брукер) көмегімен алынды. MestreNova NMR бағдарламалық құралы (6.0.2 нұсқасы, Mestrelabs Research) ең жоғары өлшемдер үшін пайдаланылды. 2. Биоинктар механикалық қасиеттерге: реологиялық қасиеттерге және деградация жылдамдығына сыналған және құрылымдық тұрақты тіректерді алу үшін басып шығару параметрлері алынған. Реометр (Anton Paar, MCR302) көмегімен гидрогельдердің тұтқыр серпімділік қасиеттері бағаланды. Сәйкес реологиялық қасиеттері бар биоинктері тікбұрышты спиральда қабат-қабат контакт режимінде басып шығарылды. Басып шығарылған жақтаулар 3 аптаға дейін 37C және 5% CO2 физиологиялық жағдайларда орналастырылды және деградацияға апта сайын талдау жасалды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Были подготовлены вариативные составы биочернил с альгинатом, желатином и GelMA для нахождения самых перспективных составов для 3D биопечати. Биочернила были получены путем растворения 1 % альгината и различных концентраций желатина и GelMA от 0 до 10% и от 2,5 до 10%. 3 из 15 протестированных биочернил были определены как стабильные для печати и будут использованы для печати МСКч. Наблюдалось увеличение деградации с уменьшением концентрации GelMA. Параметры печати и условия для биочернил, которые обеспечивают структурную стабильность и высокую точность печати: более высокая температура гелеобразования желатина, чем GelMA, улучшает термочувствительность гидрогелевых чернил; чернила, содержащие более 5% GelMA, более стабильны; температура печати около 10°C обеспечивает экструзию стабильных биочернил и высокую точность печати. Новизна полученных результатов заключается в получении новых биочернил на основе трех материалов таких как альгинат, желатин и GelMA. Эти материалы позволяют использовать сразу три метода сшивания гидрогелей: ионное, температурное и ковалентное, что позлволило получить чернила с подходящими параметрами для биопечати, а также механически стабильны до 3 недель. Сочетание механизмов ковалентного и ионного поперечного сшивания способствует лучшему рассеянию энергии для создания гидрогелей высокой прочности и эластичности.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 3D биопринтинг үшін ең перспективалы композицияларды табу үшін альгинат, желатин және GelMA бар биоинктердің ауыспалы композициялары дайындалды. Биоинк 1% алгинат және әртүрлі концентрациядағы желатин мен GelMA 0-ден 10% және 2,5-тен 10% дейін еріту арқылы алынды. 15 биоинктің 3-і басып шығару тұрақты болып анықталды және MSC басып шығару үшін пайдаланылады. GelMA концентрациясының төмендеуімен деградацияның жоғарылауы байқалды. Құрылымдық тұрақтылық пен жоғары басып шығару дәлдігін қамтамасыз ететін био-сияларға арналған басып шығару параметрлері мен шарттары: GelMA-ға қарағанда жоғары желатинді гельдеу температурасы гидрогель сияларының термиялық сезімталдығын жақсартады; құрамында 5%-дан астам GelMA бар бояулар тұрақтырақ; шамамен 10°C басып шығару температурасы тұрақты био-сияның экструзиясын және жоғары басып шығару дәлдігін қамтамасыз етеді. Алынған нәтижелердің жаңалығы альгинат, желатин және GelMA сияқты үш материалға негізделген жаңа биоинктерді өндіруде жатыр. Бұл материалдар гидрогельдерді бір мезгілде кросс-байланыстырудың үш әдісін қолдануға мүмкіндік береді: иондық, термиялық және коваленттік, бұл биобасуға қолайлы параметрлері бар бояуларды алуға мүмкіндік берді, сонымен қатар механикалық тұрғыдан 3 аптаға дейін тұрақты. Ковалентті және иондық кросс-байланыс механизмдерінің үйлесімі жоғары беріктігі мен серпімділігі бар гидрогельдерді жасау үшін энергияның жақсы диссипациясына ықпал етеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В рамках этого проекта в этом году были приобретены оборудование для развития инфраструктуры университета для исследований и коммерциализации в Казахстане. Успешная реализация проекта и получение напечатанных каркасов может быть перенесена в клиническую практику. В перспективе это позволит не только повысить эффективность регенерации костных дефектов, но и заложить методические основы использования технологий клеточной и тканеинженерной терапии для лечения повреждений опорно-двигательного аппарата в Казахстане.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Осы жоба аясында биылғы жылы университеттің Қазақстандағы ғылыми-зерттеу және коммерцияландыру инфрақұрылымын дамыту үшін жабдықтар сатып алынды. Жобаның сәтті жүзеге асырылуы және басып шығарылған тіректердің өндірісі клиникалық тәжірибеге ауыстырылуы мүмкін. Болашақта бұл сүйек ақауларының регенерациясының тиімділігін арттырып қана қоймайды, сонымен қатар Қазақстанда тірек-қимыл аппаратының жарақаттарын емдеуде жасушалық және тіндік инженерия технологияларын қолданудың әдістемелік негіздерін қалады.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Органотипическая модель физиологии костей человека, которая может способствовать достоверному приближению к ситуации человека in-vivo. Данные модели могут помочь исследовать патологию костей или механизмы регенерации костей и связанные с ними биологические процессы in-vitro. Так же, эти модели позволят настроить соответствующие параметры в ранних доклинических исследованиях, повысить надежность результатов, сократить количество необходимых животных и повысить вероятность успеха хирургических операций по протезированию.

Efficiency (in Kazakh) : In-vivo адамның жағдайына сенімді жуықтауды қамтамасыз ете алатын адам сүйегі физиологиясының органотиптік моделі. Бұл модельдер сүйек патологиясын немесе сүйек регенерациясының механизмдерін және онымен байланысты биологиялық процестерді in vitro зерттеуге көмектеседі. Сондай-ақ, бұл модельдер ерте клиникаға дейінгі зерттеулерде сәйкес параметрлерді реттеуге, нәтижелердің сенімділігін арттыруға, қажетті жануарлардың санын азайтуға және протездік хирургияның табыстылығын арттыруға мүмкіндік береді.

Field of application (in Russian) : Разработка органотипической модели, которая отражает физиологию человеческой костной ткани, может способствовать правильному подходу к реальной человеческой ситуации in-vivo, способствуя общему пониманию физиологических процессов и, вероятно, росту успешности лечения переломов костей и операций по протезированию.

Field of application (in Kazakh) : Адамның сүйек тінінің физиологиясын бейнелейтін органотиптік модельді әзірлеу физиологиялық процестерді жалпы түсінуге және, мүмкін, емдеудің сәттілігін арттыруға ықпал ете отырып, in-vivo адамның нақты жағдайына дұрыс көзқарас жасауға ықпал етуі мүмкін. сүйек сынықтары мен протездік операциялар.