npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562925010051FAHFYZnpe-558Research ArticleМедицинская физика и биофизикаMedical Physics and BiophysicsАНАЛИЗ ТРЕХМЕРНЫХ НАНОСТРУКТУР БИОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И ОБЪЕКТОВ МЕТОДАМИ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ И ОПТИЧЕСКО-ЗОНДОВОЙ НАНОТОМОГРАФИИANALYSIS OF THREE-DIMENSIONAL NANOSTRUCTURES OF BIOLOGICAL MATERIALS AND OBJECTS USING SCANNING PROBE AND OPTICAL PROBE NANOTOMOGRAPHYЕфимовА. Е.EfimovA. E.АгаповаО. И.AgapovaO. I.АгаповИ. И.AgapovI. I.Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов им. ак. В.И. Шумакова МЗ РФРоссияAcademician Shumakov National Medical Research Centre of Transplantology and Artificial OrgansRussian Federation202526122025165698702Copyright © Ефимов А.Е., Агапова О.И., Агапов И.И., 20252025Ефимов А.Е., Агапова О.И., Агапов И.И.Efimov A.E., Agapova O.I., Agapov I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/558

Данная работа посвящена современным методам исследования трехмерной наноструктуры биоматериалов и биологических объектов на основе сканирующей зондовой нанотомографии – объединения зондовой микроскопии и ультамикротомии, и флуоресцентной микроскопии. В работе представлены результаты экспериментов по изучению трехмерной наноструктуры композитных скаффолдов на основе фиброина шелка Bombyx Mori и микрочастиц внеклеточного матрикса, полученных из децеллюляризованной ткани печени. Подобные скаффолды обладают значительным потенциалом для использования в задачах регенеративной медицины. Показано, что методы зондовой нанотомографии позволяют эффективно анализировать трехмерную наноструктуру микровключений и их морфологические параметры, влияющие на биологическую активность изделий.

This work is devoted to modern methods for studying the three-dimensional nanostructure of biomaterials and biological objects based on scanning probe nanotomography—a combination of probe microscopy and ultamicrotomy, and fluorescence microscopy. The paper presents the results of experiments on studying the three-dimensional nanostructure of composite scaffolds based on Bombyx Mori silk fibroin and extracellular matrix microparticles obtained from decellularized liver tissue. Such scaffolds have significant potential for use in regenerative medicine. It has been shown that probe nanotomography methods make it possible to effectively analyze the three-dimensional nanostructure of microinclusions and their morphological parameters that affect the biological activity of scaffolds.

сканирующая зондовая нанотомографиябиоматериалынаноструктурарегенеративная медицинаscanning probe nanotomographybiomaterialsnanostructureregenerative medicineДанная работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-24-20113). Авторы благодарят М.М. Боброву и Л.А. Сафонову за помощь в получении и подготовке образцов скаффолдов для исследований.ReferencesZhao J., Yu X., Shentu X., et al. // Cell Tissue Res. 2024. V. 396. P. 1–18.Zhao J., Yu X., Shentu X., et al. // Cell Tissue Res. 2024. V. 396. P. 1–18.Evans J.E., Friedrich H. // MRS Bull. 2016. V. 41. P. 516–521.Evans J.E., Friedrich H. // MRS Bull. 2016. V. 41. P. 516–521.Li X., Han Y., Liu W., et al. // Front. Phys. 2020. V. 8. P. 606217.Li X., Han Y., Liu W., et al. // Front. Phys. 2020. V. 8. P. 606217.Hoffman D.P., Shtengel G., Xu C.S., et al. // Science. 2020. V. 367 (6475). P. 5357.Hoffman D.P., Shtengel G., Xu C.S., et al. // Science. 2020. V. 367 (6475). P. 5357.Lane R., Wolters A.H.G., Giepmans B.N.G., Hoogenboom J.P. // Front. Mol. Biosci. 2022. V. 8. P. 822232.Lane R., Wolters A.H.G., Giepmans B.N.G., Hoogenboom J.P. // Front. Mol. Biosci. 2022. V. 8. P. 822232.Alekseev A., Efimov A., Loos J., Matsko N., Syurik J. // Eur. Polym. J. 2014. V. 52. P. 154–165.Alekseev A., Efimov A., Loos J., Matsko N., Syurik J. // Eur. Polym. J. 2014. V. 52. P. 154–165.Zankel A., Wagner J., Poelt P. // Micron. 2014. V. 62. P. 66–78.Zankel A., Wagner J., Poelt P. // Micron. 2014. V. 62. P. 66–78.Mochalov K.E., Chistyakov A.A., Solovyeva D.O., et al. // Ultramicroscopy. 2017. V. 182. P. 118–123.Mochalov K.E., Chistyakov A.A., Solovyeva D.O., et al. // Ultramicroscopy. 2017. V. 182. P. 118–123.Agapova O.I., Efimov A.E., Mochalov K.E., et al. // Dokl. Biol. Sci. 2023. V. 509. P. 103–106.Agapova O.I., Efimov A.E., Mochalov K.E., et al. // Dokl. Biol. Sci. 2023. V. 509. P. 103–106.Agapova O.I., Efimov A.E., Safonova L.A., et al. // Dokl. Biochem. Biophys. 2021. V. 500. P. 331–334.Agapova O.I., Efimov A.E., Safonova L.A., et al. // Dokl. Biochem. Biophys. 2021. V. 500. P. 331–334.Efimov A.E., Tonevitsky A.G., Dittrich M., Matsko N.B. // J. Microsc. 2007. V. 226. P. 207–217.Efimov A.E., Tonevitsky A.G., Dittrich M., Matsko N.B. // J. Microsc. 2007. V. 226. P. 207–217.Efimov A.E., Agapov I.I., Agapova O.I., et al. // Rev. Sci. Instrum. 2017. V. 88 (2). P. 023701.Efimov A.E., Agapov I.I., Agapova O.I., et al. // Rev. Sci. Instrum. 2017. V. 88 (2). P. 023701.Alekseev A., Efimov A., Lu K., Loos J. // Adv. Mater. 2009. V. 21 (48). P. 4915–4919.Alekseev A., Efimov A., Lu K., Loos J. // Adv. Mater. 2009. V. 21 (48). P. 4915–4919.Mochalov K.E., Efimov A.E., Bobrovsky A., et al. // ACS Nano. 2013. V. 7 (10). P. 8953–8962.Mochalov K.E., Efimov A.E., Bobrovsky A., et al. // ACS Nano. 2013. V. 7 (10). P. 8953–8962.Efimov A.E., Moisenovich M.M., Bogush V.G., Agapov I.I. // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 60943–60947.Efimov A.E., Moisenovich M.M., Bogush V.G., Agapov I.I. // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 60943–60947.Safonova L., Bobrova M., Efimov A., et al. // Pharmaceutics. 2021. V. 13. P. 1561.Safonova L., Bobrova M., Efimov A., et al. // Pharmaceutics. 2021. V. 13. P. 1561.Safonova L., Bobrova M., Efimov A., et al. // Pharmaceutics. 2021. V. 13. P. 1704.Safonova L., Bobrova M., Efimov A., et al. // Pharmaceutics. 2021. V. 13. P. 1704.Efimov A.E., Agapova O.I., Safonova L.A., et al. // Express Polym. Lett. 2019. V. 13. P. 632–641.Efimov A.E., Agapova O.I., Safonova L.A., et al. // Express Polym. Lett. 2019. V. 13. P. 632–641.Balashov V., Efimov A., Agapova O., et al. // Acta Biomater. 2018. V. 68. P. 214–222.Balashov V., Efimov A., Agapova O., et al. // Acta Biomater. 2018. V. 68. P. 214–222.Bobrova M., Safonova L., Efimov A., et al. // Pharmaceutics. 2022. V. 14. P. 2313.Bobrova M., Safonova L., Efimov A., et al. // Pharmaceutics. 2022. V. 14. P. 2313.Ribeiro V.P., Almeida L.R., Martins A.R., et al. // J. Tissue Eng. Regen. Med. 2017. V. 11 (10). P. 2853–2863.Ribeiro V.P., Almeida L.R., Martins A.R., et al. // J. Tissue Eng. Regen. Med. 2017. V. 11 (10). P. 2853–2863.Nikkhah M., Edalat F., Manoucheri S., Khademhosseini A. // Biomaterials. 2012. V. 33. P. 5230–5346.Nikkhah M., Edalat F., Manoucheri S., Khademhosseini A. // Biomaterials. 2012. V. 33. P. 5230–5346.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.