 
высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИФБ и БТ
___________/Сапожников В.А./
«____» _____________20__ г.
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии»
Укрупненная группа 020000 «Естественные науки»
Направление 020400 «Биология»
Институт фундаментальной биологии и биотехнологии
Базовая кафедра Биотехнологии
Красноярск
2011
Учебная программа дисциплины
составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по укрупненной
группе 020000 «Естественные науки»
направления 020400 «Биология»
магистерская программа 020400.68.24 «Микробиология и биотехнология»
Программу составили:
д.б.н. Т.Г. Волова, проф. кафедры биотехнологии ИФБиБТ
д.б.н. Шишацкая Е.И., профессор кафедры медицинской биологии ИФБиБТ
Заведующий кафедрой ______________________ Волова Т.Г.
(фамилия, и. о., подпись)
«_____»_______________200__г.
Учебная программа обсуждена на заседании кафедры _______________
__________________________________________________________________
«______» _________________ 200___ г. протокол № _____________
Заведующий кафедрой ______________________________________________
(фамилия, и. о., подпись)
Дополнения и изменения в учебной программе на 200 __/200__ учебный год.
В учебную программу вносятся следующие изменения: _____________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании базовой кафедры биотехнологии
«____» _____________ 200__г. протокол № ________
Заведующий кафедрой ____________________________ Т. Г. Волова
(фамилия, и.о., подпись)
Внесенные изменения утверждаю:
Директор ИФБ и Б________________________________ В. А. Сапожников
(фамилия, и. о., подпись)
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цель изучения дисциплины
Создание экологически чистых материалов с полезными свойствами остается одной из ключевых проблем современности. Наиболее актуален поиск специализированных биосовместимых материалов для сформировавшегося в последние годы нового направления биоматериаловедения – клеточной и тканевой инженерии, – связанного с разработкой биоискусственных органов. Исследования в области новых биоматериалов – это одно из актуальных направлений, соответствующее задачам и уровню развития науки, технологий и техники РФ и перечню критических технологий Российской Федерации, в котором приоритетным направлением являются «Технологии создания биосовместимых материалов». Эти исследования реализуются на стыке медицины, химии высокомолекулярных соединений, биотехнологии, биофизики, молекулярной и клеточной биологии и включают в себя следующие взаимосвязанные задачи: 1) разработка новых материалов, методов их модификации и переработки в специализированные изделия биомедицинского назначения; 2) изучение механизма взаимодействия биоматериалов с кровью и тканями; оценка физико-химических и медико-биологических свойств биоматериалов и изделий из них; 3) экспериментальное исследование и обоснование для применения новых материалов и изделий.
Цель курса «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии»– дать знания о новейших направлениях биотехнологической науки и практики, интегрирующих потенциал биомедицинского материаловедения, клеточных культур и технологий, тканевого инжиниринга; наиболее перспективных технологиях реконструктивной биомедицины.
Основная образовательная программа (ООП) подготовки магистров по направлению «Биология» согласно ФГОС ВПО – 3 предусматривает изучение следующих учебных циклов:
– общенаучный цикл;
– профессиональный цикл;
и разделов:
– практика и/или научно-исследовательская работа;
– итоговая государственная аттестация.
Каждый учебный цикл имеет базовую (обязательную) часть и вариативную, устанавливаемую вузом. Вариативная часть дает возможность расширения и (или) углубления знаний, умений, навыков и компетенций, определяемых содержанием базовых (обязательных) дисциплин (модулей), позволяет обучающимся получить углубленные знания и навыки для успешной профессиональной деятельности и (или) продолжения профессионального образования в аспирантуре.
Дисциплина «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» относится к циклу М.3 – профессиональный цикл по направлению подготовки магистров 020400.68 «Биология», программа подготовки 020400.68.01 «Микробиология и биотехнология», укрупненной группы 020000 «Естественные науки».
Дисциплина формирует следующие компетенции магистров:
а) общекультурные компетенции (ОК):
ОК-1: способен к творчеству (креативность) и системному мышлению;
ОК-2: способен к инновационной деятельности;
ОК-3: способен к адаптации и повышению своего научного и культурного уровня;
ОК-4: понимает пути развития и перспективы сохранения цивилизации, связь геополитических и биосферных процессов, проявляет активную жизненную позицию, используя профессиональные знания;
ОК-5: проявляет инициативу, в том числе в ситуациях риска, способен брать на себя всю полноту ответственности способен к поиску решений в нестандартных ситуациях;
ОК-6: способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.
б) профессиональные (ПК): общепрофессиональные:
ПК-1: понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых задач.
ПК-2: знает и использует основные теории, концепции и принципы в избранной области деятельности, способен к системному мышлению.
в) в соответствии с видами деятельности:
ПК-12: применяет методические основы проектирования и выполнения полевых и лабораторных биологических и экологических исследований с использованием современной аппаратуры и вычислительных комплексов (в соответствии с целями магистерской программы), генерирует новые идеи и методические решения.
Трудоемкость дисциплины составляет 3,0 зачетные единицы/108 часов.
1.2. Задачи изучения дисциплины
Формирование у студентов знаний и умений в сфере современных целей и задач биомедицинского материаловедения, новейших реконструктивных технологий, базирующихся на достижениях клеточных культур, технологий и тканевой инженерии.
Знания:
научных основ биоматериаловедения;
основных направлений производства, разработки и модификации новых биоматериалов;
основ процессинга материалов для получения специализированных изделий;
понятия биосовместимости и методов тестирования биологической безопасности материалов и изделий;
научных основ технологий и потенциала клеточных культур;
методологии инженерии органов и тканей.
Умения:
ориентироваться в современных направлениях и новейших методах биотехнологии (биомедицинском материаловедении, технологиях клеточных культур, тканевой инженерии и конструировании биоискусственных органов);
использовать знания новейших разделов биотехнологии при изучении специальных дисциплин;
применять полученные знания для повышения качества жизни людей;
использовать полученные данные при написании рефератов, статей, научных проектов.
1.3.Межпредметная связь
Для освоения данного курса необходимы базовые знания, которые студенты должны получить по биохимии, микробиологии, биотехнологии, генетике. В ходе освоения курса студенты применяют знания и используют навыки, полученные в рамках обучения по программе Большого практикума по биотехнологии, лекционного курса и практикума «Введение в биотехнологию».Компоненты УМКД курса «Современные проблемы и методы биотехнологии»служат основой для освоения студентами дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии».
Знания, получаемые по данной дисциплине,интегрируют достижения и умения в области цитологии, молекулярной биологии и молекулярной генетики, новейших направлений и методов биотехнологии, спецкурсов по клеточной и генетической инженерии.
Компоненты УМКД курса «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» служат основой:
для освоения студентами дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии»;
подготовки магистерских диссертаций, тематика которых соответствует уровню науки и техники в области биомедицинского материаловедения, клеточной и тканевой инженерии;
получения фундаментальной основы, необходимой для проведения на высоком методическом уровне научно-исследовательских работ в области современной биотехнологии, а также подготовки высококвалифицированных специалистов для производственной деятельности в образовательных и научно-исследовательских учреждениях, медико-биологических лабораториях и клинических учреждениях.
2. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоемкость дисциплины приведена в табл. 1.
Таблица 1
Вид учебной работы
|
Всего
зачетных
единиц
(часов)
|
Семестр
|
12
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
3,0 (108)
|
3,0 (108)
|
Аудиторные занятия:
|
0,67 (24)
|
0,67 (24)
|
лекции
|
0,22 (8)
|
0,22 (8)
|
лабораторные работы (ЛР)
|
0,45 (16)
|
0,44 (16)
|
Самостоятельная работа:
|
1,33 (48)
|
1,33 (48)
|
изучение теоретического курса (ТО)
|
1,23 (44)
|
1,22 (44)
|
написание реферата
|
0,1
|
0,1
|
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
|
экзамен
|
экзамен
|
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1.Модули и разделы дисциплины, виды занятий в часах
Модули дисциплины, а также виды занятий в часах в табл. 2.
Таблица 2
№
п/п
|
Модули
дисциплины
|
Лекции,
зачетные
единицы
(часы)
|
ЛР,
зачетные
единицы
(часы)
|
Самостоятельная работа, зачетные
единицы
(часы)
|
Формируемые компетенции
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
1
|
Модуль 1
Введение в предмет «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии»
|
0,03 (1)
|
0,06 (2)
|
0,17 (6)
|
ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 12
|
2
|
Модуль 2
Материалы медико-биологического назначения
|
0,03 (1)
|
0,12 (4)
|
0,28 (10)
|
ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 3, 12
|
3
|
Модуль 3
Методы изучения материалов биомедицинского назначения
|
0,03 (1)
|
0,06 (2)
|
0,17 (6)
|
ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 3, 12
|
4
|
Модуль 4
Тканевая реакция на имплантаты
|
0,03 (1)
|
0
|
0,11
|
ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 3, 12
|
5
|
Модуль 5
Механизмы биодеструкции имплантатов
|
0,03 (1)
|
0
|
0,11
|
ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 3, 12
|
Окончание табл. 2
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
6
|
Модуль 6
Биология клетки
в культуре. Материалы для клеточных технологий и тканевой инженерии
|
0,03 (1)
|
0,12 (4)
|
0,17 (6)
|
ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 12
|
7
|
Модуль 7
Специфика технологии ведения клеточных культур
|
0,03 (1)
|
0,06 (2)
|
0,17 (6)
|
ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 12
|
8
|
Модуль 8
Новейшие клеточные технологии
|
0,03 (1)
|
0,06 (2)
|
0,17 (6)
|
ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 12
|
3.2. Содержание разделов и тем лекционного курса
Дисциплина «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» состоит из восьми модулей, содержание разделов и темы лекционного курса представлены в табл. 3.
Таблица 3
№
п/п
|
Номер модуля
дисциплины
|
Темы лекций
|
1
|
2
|
3
|
1
|
Модуль 1
Введение в предмет «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии»
|
Тема 1.1.
Актуальные исследования в области полимерных материалов биомедицинского назначения. Современное состояние и перспективы. Потребности реконструктивной медицины в новых материалах и изделиях
Тема 1.2.
Разработка медицинских полимеров и биоматериаловедение. О проблематике в области полимеров биомедицинского назначения. Тенденции и общие перспективы разработок искусственных и биоискусственных органов
|
Продолжение табл. 3
1
|
2
|
3
|
1
|
|
Тема 1.3.
Современное представление о клеточных технологиях, клеточной инженерии, клеточных культурах как составной части биотехнологии. Роль клеточных культур в биотехнологии при производстве биологически активных веществ, применение их в генетической, медицинской, фармакологической практике, а также для сохранения генофонда исчезающих видов. Важнейшие открытия современной биологии, послужившие фундаментом для возникновения клеточных технологий
|
2
|
Модуль 2
Материалы медико-биологического назначения
|
Тема 2.1.
Материалы, совместимые с живым организмом. Металлы. Керамики. Композиты. Полимеры, их многообразие, структура. Свойства. Понятие биосовместимости. Подход к биосовместимости материалов с точки зрения физико-химических свойств
Тема 2.2.
Материалы медицинского назначения, используемые в реконструктивных технологиях. Полимерные материалы для сердечно-сосудистой системы: сосудистые эндопротезы, клапаны сердца, протезы сосудов. Материалы для реконструкции мягких тканей, внутренних органов, кожи, костной ткани.
Тема 2.3.
Материалы для изготовления протезов и биоискусственных органов. Устройства для разделения и диффузии веществ: искусственная почка, печень, селезенка. Материалы для изготовления протезов органов зрения, слуха и обоняния. Искусственное сердце
Тема 2.4.
Полимеры фармакологического назначения. Полимеры вспомогательного фармакологического назначения. Микроинкапсулирование. Ликвация лекарственного вещества из микрокапсулы. Депонирование лекарственных средств в полимерные матриксы для контролируемой и долговременной доставки. Полигидроксиалканоаты в качестве матрикса для депонирования лекарственных средств
|
Продолжение табл. 3
1
|
2
|
3
|
3
|
Модуль 3
Методы изучения материалов биомедицинского назначения
|
Тема 3.1.
Система методов и тестов, применяемая в биомедицинском материаловедении. Физические и физико-химические методы исследования полимеров биомедицинского назначения. Спектроскопические методы анализа. Микрокалориметрия. Рентгеноструктурный анализ. Биомедицинское тестирование биоматериалов. Тестирование биоматериалов на биосовместимость. Санитарно-химические тесты. Система тестов для токсикологических исследований in vitro и in vivo. Испытания на гемосовместимость. Международная система тестов для оценки биосовместимости медицинских материалов и изделий.
Тема 3.2.
Методы переработки материалов для получения специализированных конструкций и изделий биомедицинского назначения. Получение гидрогелей. Переработка термопластичных полимеров. Переработка композитов керамики и полимеров. Переработка полимеров из растворов
|
4
|
Модуль 4
Тканевая реакция на имплантаты
|
Тема 4.1.
Реакция организма на имплантацию материалов и процессы взаимодействия с ними. Фазы воспалительно-репаративной реакции и образование капсул вокруг имплантатов. Клеточные и межклеточные элементы, участвующие в тканевой реакции. Особенности реакции на инородное тело и образование гигантских клеток
Тема 4.2.
Кальцификация имплантатов. Факторы, влияющие на кальцификацию биоматериалов, механизмы кальцификации. Возможные пути ингибирования первичных стадий кальцификации
|
5
|
Модуль 5
Механизмы биодеструкции имплантатов
|
Тема 5.1.
Биоразрушаемые материалы, биоразрушаемые синтетические полимеры: полилактиды, полигликолиды. Природные биоразрушаемые материалы: хитизан, альгинаты, гиалуроновая кислота, коллаген, фибрин. Полигидроксиалканоаты линейные, биосовметсимые, резорбируемые полиэфиры микробиологического происхождения: особенности, свойства, биомедицинский потенциал.
Тема 5.2.
Биодеструкция имплантируемых материалов и конструкций invivo. Механизмы биодеструкции имплантатов. Особенности поведения имплантатов из полимерных материалов in vivo. Гидролитическая деструкция. Окислительная деструкция и катализ ионами металлов. Клеточная деструкция
|
Окончание табл. 3
1
|
2
|
3
|
6
|
Модуль 6.
Биология клетки
в культуре. Материалы для клеточных технологий и тканевой инженерии
|
Тема 6.1.
История и проблемы развития культивирования животных клеток, становления и развития клеточных технологий. Источники и типы клеток
Тема 6.2.
Техника ведения клеточных культур. Выбор питательных сред и субстратов для культивирования животных клеток. Клеточные линии: ограниченные и постоянные. Источники клеток: первичные клетки. Стволовые клетки и источники их выделения. Типы культивационных систем для периодических и проточных культур клеток
Тема 6.3.
Клеточные технологии и тканевая инженерия. Принципы и основные подходы. Материалы, примененные для изготовления клеточных матриксов. Методы конструирования дву-,трехмерных матриксов из различных типов биоматериалов с применением техники испарения растворителя, контактного прессования, экструзии. Методы получения пористых матриксов
|
7
|
Модуль 7
Специфика технологии ведения клеточных культур
|
Тема 7.1.
Принципы работы в клеточной лаборатории и основные правила асептики. Оборудование, необходимое для работы с клеточными культурами. Системы и условия, необходимые для роста клеточных культур. Культивирование клеток и тканей беспозвоночных. Культивирование клеток человека. Органная культура
Тема 7.2.
Потенциал клеточных технологий для лечения сердечно-сосудистой системы, реконструкции тканей пораженных внутренних органов, твердой и мягких тканей; суставов, мышечной ткани
|
8
|
Модуль 8
Новейшие клеточные технологии
|
Тема 8.1.
Клонирование животных. История вопроса. Гибридизация животных клеток. Гибридомная техника. Клонирование млекопитающих. Методы трансплантации ядер. Перспективы использования метода
Тема 8.2.
Стволовые клетки. История вопроса. Перспективы использования стволовых клеток в биологии и медицине. Принципы проведения клеточной терапии с применением стволовых клеток. Этические проблемы. Процесс передачи новых технологий в клиническую практику
|
3.3. Практические занятия
Практические занятия учебным планом не предусмотрены.
3.4. Лабораторные занятия
Наименование и содержание лабораторных работ по разделам представлены в табл. 4.
Таблица 4
№
п/п
|
Номер модуля
дисциплины
|
Наименование и содержание лабораторных работ
|
1
|
2
|
3
|
1
|
Модуль 1
Введение в предмет «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии
|
Тема 1.1.Знакомство с классификацией полимерных материалов биомедицинского назначения
Цель работы – сформировать у студентов представления о кардинальном отличии биоматериалов от синтетических пластиков; способах синтеза, переработке, областях применения.
В ходе работы студенты знакомятся с коллекцией образцов биоматериалов, описанием их свойств и областями применения: изучают образцы полимерной продукции биомедицинского назначения
|
2
|
Модуль 2
Материалы медико-биологического назначения
|
Тема 2.1.Получение высокоочищенных образцов полимеров; измельчение, стерилизация
Цель работы – дать знания о необходимости и методах выделения и очистки биоматериалов и подготовке материала для переработки в изделия. В ходе работы студенты знакомятся с серией образцов биопластиков разной степени очистки, органолептически и спектрофотометрическиопределяют плотность полимерных вытяжек (регистрирующий спектрофотометр Uvicon-943, Италия), полученных от разных образцов; а также сдвиг рН-вытяжек – как показатель миграции в водную среду примесей. С использованием шаровой мельницы далее производят измельчение и гомогенизацию образцов биопластика для последующей переработки в изделия. Образцы биопластика подвергают стерилизации автоклавированием, в суховоздушном термостате при 105 оС и с использованием раствора этанола. Итог работы – приобретение навыков пробоподготовки образцов биоматериала, которые будут использованы на последующих занятиях
|
Продолжение табл. 4
1
|
2
|
3
|
2
|
|
Тема 2.2.Обработка и переработка полимерных материалов в специализированные изделия биомедицинского назначения. Прямое компрессионное формование. Экструзия
Цель работы – ознакомление со способами переработки биоматериалов в трехмерные матриксы, пригодные для культивирования клеток. С использованием электронных весов студенты готовят навески измельченных образцов биопластика; далее на автоматизированном лабораторном прессе (фирмы Cаlver, США) прямой компрессией с использованием пресс-форм разных размеров получают плотные объемные полимерные матриксы. Второй способ переработки полимеров заключается с работой расплавов. Студенты знакомятся с устройством и принципом работы специализированного мини-экструдера (фирмы «Брабендер», Германия), загружают в установку измельченные образцы биопластика и получают из расплава объемные матриксы в виде прутка, трубочки, пластины. Итог работы – ознакомление с методами переработки полимеров из порошков и расплавов, приобретение необходимых навыков для реализации методов и получения изделий
Тема 2.3.Получение двухмерных матриксов
Цель работы – освоение методов приготовления гомогенных растворов биопластика, пригодных для получения пленочных плотных и пористых матриксов функционирующих клеток. Студенты готовят серию растворов собственно полимера и растворов с добавлением пластификаторов (ПВА, ПЭГ) и наполнителей (сахароза, хлорид натрия). Далее реализуют принцип получения пленок поливом из раствора на поверхность и технику выщелачивания наполнителя. В результате осваивают методы получения клеточных матриксов разных типов (плотных и пористых) и получают серию матриксов для дальнейшей работы.
Тема 2.4.Изучение свойств поверхности клеточных матриксов.
Цель работы – знакомство с методами изучения основных свойств поверхности матриксов. В ходе работы студенты измеряют краевые углы смачиваемости водой (на поверхность матриксов автоматической пипеткой наносятся капли СФБ). с использованием автоматизированной системы обработки изображений проводится измерение краевых углов смачивания (q, град) поверхности плотных и пористых матриксов. Далее с использованием уравнений Де Жена проводят расчеты ключевых характеристик матриксов: определение свободной поверхностной энергии (γS), свободной энергии межфазовой поверхности (γSL ), величины сил сцепления (WSL ) (эрг/см2); по результатам расчетов проводится оценка адгезионных и биосовместимых свойств матриксов
|
Продолжение табл. 4
1
|
2
|
3
|
2
|
|
Тема 2.5.Приготовление трехмерных пористых матриксов функционирующих клеток
Цель получение объемных функционирующих матриксов – инкубаторов (scaffolds) для длительного культивирования клеток in vitro и in vivo. С использованием растворов биопластика проводится модификация и армирование коллагеновой губки. При этом варьируются: плотность полимерного раствора, время экспонирования губки в растворе. После высушивания полученных образцов производится взвешивание и цифровое фотографирование. Часть образцов передается для подготовки проб и электронно-микроскопических исследований тонкой структуры матриксов
Тема 2.6. Определение пористости и влагоемкости матрикса
Цель работы – обучение студентов методам изучения тонкой структуры матриксов и определения физико-механических характеристик. Студенты посещают ЦКПП СФУ, знакомятся с техникой сканирующей электронной микроскопии; получают серию снимков матриксов. Проводится сравнительное определение пористости, влагоемкости матриксов. Часть матриксов размещается в термостате в биологических средах для тестирования стабильности
|
3
|
Модуль 3
Методы изучения материалов биомедицинского назначения
|
Тема 3.1.Знакомство с системой тестирования биологической безопасности материалов и изделий для медицины
Цель – знакомство студентов с системой тестов (ГОСТ
Р ИСО 10 993), принятой в настоящее время в России, США и странах ЕС. Студенты изучают основные разделы стандарта и получают знания о существующей международной системе биостестирования материалов и изделий биомедицинского назначения
Тема 3.2.Санитарно-химические исследования
Цель – ознакомить с методами первого этапа биотестирования материалов и изделий, предназначенных для биомедицины. В ходе работы с использованием экстрактов биопластика проводится анализ наличия в водных вытяжках возможных продуктов миграции (мономеров, образующих полимер), органических веществ (по бихроматной окисляемости), насыщенных органических соединений (по бромируемости вытяжек). Сопоставление полученных экспериментальных значений с предельно допустимыми нормами из стандарта ИСО
Р 10993 позволяет студентам оценить пригодность приготовленных ими матриксов для биомедицины
|
Продолжение табл. 4
1
|
2
|
3
|
3
|
|
Тема 3.3. Испытания матриксов на токсичность
Цель работы – освоение методов второго этапа тестирования биоматериалов: тестирование на цитотоксичность (на половых клетках крупного рогатого скота), гемолиз, острая токсичность при внутрибрюшинном введе нии вытяжек мышам, раздражающий эффект (нанесение образцов водных вытяжек биопластика на кожу лабораторным животным (крысы, кролики). Результаты работы – оценка пригодности разработанных матриксов для in vitro и in vivo исследований
|
4
|
Модуль 4
Тканевая реакция на имплантаты
|
(Работы не предусмотрены)
|
5
|
Модуль 5
Механизмы
биодеструкции имплантатов
|
(Работы не предусмотрены)
|
6
|
Модуль 6
Биология клетки в культуре. Материалы для клеточных технологий и тканевой инженерии
|
Тема 6.1. Знакомство с правилами работы на современном оборудовании, необходимом для клеточных технологий
Цель – знакомство студентов с принципами работы, устройством и правилами работы в боксе-ламинаре 2-го класса защиты (фирмы Labconko, США) для ведения клеточных культур», СО2-инкубатора (фирмы Labconko, США), инвертированным микроскопом, низкотемпературным морозильником для хранения банка культур (фирмы Brucwek, США). Требованиями к спецодежде и правилам безопасной работы с клеточными культурами. Цель работы – усвоение правил работы с клеточными культурами и пользованием специализированным оборудованием
Тема 6.2.Посуда в клеточной лаборатории и питательные среды. Приготовление питательной среды для пересева клеток
Цель работы –приобретение знаний о характеристике и специфике посуды и культуральных сред для выращивания животных клеток, обучение технологии подготовки посуды и правилам стерильной работы для приготовления культуральных сред. Студенты получат знания по технологии приготовления сред, наборе необходимых реагентов. Бессыворотные среды и среды с применением сыворотки, роль сыворотки, гормонов и других факторов для выращивания и дифференцировки клеток. Будут приготовлены посуда и среда для выделения и культивирования клеток
|
Продолжение табл. 4
1
|
2
|
3
|
6
|
|
Тема 6.3. Пересев клеток. Окраска и подсчет клеток. Фотографирование
Цель – приобретение знаний и навыков культивирования клеток. Будет взята клеточная линия (на примере суспензионной культуры фибробластов мыши), произведена процедура засева среды клетками. Через 1–2 часа – произведена окраска клеток и подсчет, фотографирование. Выполнение работы и анализ результатов призваны научить основным методам и приемам ведения клеточных культур
|
7
|
Модуль 7
Специфика технологии ведения клеточных культур
|
Тема 7.1.Получение первичной культуры
Цель – получение знаний и навыков об источниках получения и технике ведения органной культуры. Выбор источника ткани. В процессе работы будет получена суспензионная культура фибробластов (например, из кусочков ткани кожных покровов). Будут засеяны культурой пластиковые культуральные планшеты, а также пленки из биопластика, приготовленные студентами ранее. Культуры будут помещены в гумидную среду в СО2-инкубатор. На следующем занятии будет произведено микроскопирование культур с применением инвертированного микроскопа и оценена адгезия и количество клеток на разных подложках (матриксах)
Тема 7.2.Введение в инжиниринг тканей
Цель – обучение студентов основам клеточной и тканевой инженерии. Знакомство с типами клеточных каркасов (матриксов) и протоколами ведения клеточных культур разных типов. В ходе экспериментальной работы будут проанализированы результаты культивирования клеток, посеянных в ходе предыдущей работы. Будет проведено окрашивание клеток трипановым синим с последующим микроскопированием и подсчетом живых и мертвых клеток. По результатам будет дана оценка биосовместимости и свойств матриксов
Тема 7.3.Определение интенсивности клеточной пролиферации в тесте с 3-(4,5-диметилтиазол)-2,5-дифенил тетразолиум бромидом (ММТ-тест). ММТ-тест – это современная колориметрическая тестовая система оценки физиологической активности и интенсивности пролиферации клеток in vitro
Цель – обучение тесту определения интенсивности клеточной пролиферации и оценки биосовместимости и функциональных свойств клеточных матриксов разных типов, в том числе полученных студентами из экспериментальных образцов биопластика
|
Окончание табл. 4
1
|
2
|
3
|
8
|
Модуль 8
Новейшие клеточные технологии
|
Тема 8.1.Техника выделения мезенхимальных стволовых клеток костного мозга (МСК)
Цель – дать знания о принципах выделения, источниках ведения и использования в тканевом инжиниринге стволовых клеток. Работа предполагает проведение процедуры выделения стволовых клеток из костного мозга лабораторных крыс. Будет выделен костный мозг из большеберцовой кости умерщвленного животного, проведены все необходимые процедуры для получения первичной культуры. В состав среды будут добавлены компоненты для дифференцировки МСК в клетки остеобластического ряда. Культивирование будет проведено в течение нескольких суток с ежедневной заменой среды
Тема 8.2. Анализ адгезии клеток на матриксе
Цель работы – демонстрация потенциала МСК и возможностей технологии ведения культуры для получения нужного типа клеток. Полученный монослой клеток после трипсинизации будет подвергнут окрашиванию, подсчету клеток и анализу фенотипа. С использованием теста на щелочную фосфатазу (маркер дифференцировки остеобластов) будет подтверждена природа полученных из МСК клеток. В результате выполнения этой работы будут получены знания и приобретены навыки технологии получения клеточных линий из стволовых клеток
|
|
