Аннотация

Введение. В настоящее время перед мясоперерабатывающими предприятиями остро стоит проблема утилизации вторичных продуктов, которые имеют ограниченную область применения, но обладают целым спектром полезных свойств. Одним из перспективных способов использования продуктов убоя является производство биоматериалов, которые способны замещать различные ткани живого организма. В данном обзоре представлен анализ рынка биоматериалов, его объем и возможные пути использования вторичных мясных ресурсов в различных отраслях экономики. Объекты и методы исследования. Кабинетное исследование на основе анализа данных открытых источников, в том числе публикаций и данных порталов в сети Интернет. Результаты и их обсуждение. Разработка быстрых и эффективных способов восстановления поврежденных или утраченных органов и фрагментов тканей – это важнейшая задача современной регенеративной медицины. Ее решение зависит от разработки новых биоматериалов. Сегодня остро востребованы биосовмеcтимые материалы в таких сферах медицины, как ортопедия, офтальмология, стоматология, общая и сердечно-сосудистая хирургия, восстановительная медицина, доставка лекарств и др. Кроме того, в косметологии, которая является быстроразвивающимся сегментом медицины, все большим спросом пользуются такие биоматериалы, как гиалуроновая кислота и коллаген. В области биомедицины Российский рынок составляет 0,7 % от мирового. Однако в перспективе можно ожидать развитие рынка и расширение ассортимента производимых биоматериалов. Выводы. Неиспользуемые ресурсы мясной промышленности могут быть источником ценного сырья для создания биомедицинских конструкций для тканевой инженерии. Большое разнообразие структуры и свойств вторичных ресурсов позволит создать широкий спектр биоматериалов. Особый интерес представляет возможность изготовление матриксов из собственного сырья в условиях предприятия.

Ключевые слова

Мясная промышленность, вторичное мясное сырье, биоматериалы, рынок биоматериалов, биомедицина

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лисицын А. Б., Небурчилова Н. Ф., Петрунина И. В. Комплексное использование сырья в мясной отрасли АПК // Пищевая промышленность. 2016. № 5. С. 58–62.
2. An overview of injectable polymeric hydrogels for tissue engineering / A. Sivashanmugam [et al.] // European Polymer Journal. 2015. Vol. 72. P. 543–565. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.05.014.
3. Biomaterials market size, share & trends analysis report by product (natural, metallic, ceramics, polymers), by application (cardiovascular, orthopedics, plastic surgery), and segment forecasts, 2020–2027. Grand View Research, 2010. 190 p.
4. Севастьянов В. И. Технологии тканевой инженерии и регенеративной медицины // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2014. Т. 16. № 3. С. 93–108. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2014-3-93-108.
5. Swim bladder as a novel biomaterial for cardiovascular materials with anti-calcification properties / J. Liu [et al.] // Advanced Healthcare Materials. 2020. Vol. 9. № 2. https://doi.org/10.1002/adhm.201901154.
6. Diepoxy-versus glutaraldehyde-treated xenografts: outcomes of right ventricular outflow tract reconstruction in children / N. R. Nichay [et al.] // World Journal for Pediatric and Congenital Heart Surgery. 2020. Vol. 11. № 1. P. 56–64. https://doi.org/10.1177/2150135119885900.
7. Blatchley M. R., Gerecht S. Reconstructing the vascular developmental milieu in vitro // Trends in Cell Biology. 2020. Vol. 30. № 1. P. 15–31. https://doi.org/10.1016/j.tcb.2019.10.004.
8. In vitro construction of artificial blood vessels using spider silk as a supporting matrix / K. Dastagir [et al.] // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2020. Vol. 101. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2019.103436.
9. An injectable chitosan/dextran/β-glycerophosphate hydrogel as cell delivery carrier for therapy of myocardial infarction / X. Ke [et al.] // Carbohydrate Polymers. 2020. Vol. 229. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115516.
10. Retentive drug delivery systems based on shape memory materials / A. Maroni [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. 2020. Vol. 137. № 25. https://doi.org/10.1002/app.48798.
11. Extracellular matrix-modified fiber scaffolds as a proadipogenic mesenchymal stromal cell delivery platform / C. Blum [et al.] // ACS Biomaterials Science and Engineering. 2019. Vol. 5. № 12. P. 6655–6666. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b00894.
12. Stabilization of chitosan-based polyelectrolyte nanoparticle cargo delivery biomaterials by a multiple ionic crosslinking strategy / M. Motiei [et al.] // Carbohydrate Polymers. 2020. Vol. 231. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115709.
13. Reis R. L., Neves N. M. Challenges and opportunities of natural biomaterials for advanced devices and therapies // Biomaterials from nature for advanced devices and therapies / N. M. Neves, R. L. Reis editors. Wiley Blackwell, 2016. P. 629–633 https://doi.org/10.1002/9781119126218.ch33.
14. Mesoporous bioactive glasses for bone healing and biomolecules delivery / V. Lalzawmliana [et al.] // Materials Science and Engineering C. 2020. Vol. 106. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110180.
15. New injectable elastomeric biomaterials for hernia repair and their biocompatibility / J. Skrobot [et al.] // Biomaterials. 2016. Vol. 75. P. 182–192. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2015.10.037.
16. Pramudya I., Chung H. Recent progress of glycopolymer synthesis for biomedical applications // Biomaterials Science. 2019. Vol. 7. № 12. P. 4848–4872. https://doi.org/10.1039/c9bm01385g.
17. Multifunctional temperature-responsive polymers as advanced biomaterials and beyond / E. M. Frazar [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. 2020. Vol. 137. № 25. https://doi.org/10.1002/app.48770.
18. Diez-Escudero A., Espanol M., Ginebra M.-P. Synthetic bone graft substitutes: Calcium-based biomaterials // Dental implants and bone grafts: materials and biological issues / H. Alghamdi, J. Jansen editors. Woodhead Publishing, 2020. P. 125–157. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102478-2.00006-4.
19. Stoop R. Smart biomaterials for tissue engineering of cartilage // Injury. 2008. Vol. 39. № 1. P. 77–87. https://doi.org/10.1016/j.injury.2008.01.036.
20. Renth A. N., Detamore M. S. Leveraging «raw materials» as building blocks and bioactive signals in regenerative medicine // Tissue Engineering. Part B: Reviews. 2012. Vol. 18. № 5. P. 341–362. https://doi.org/10.1089/ten.teb.2012.0080.
21. Dziki J. L., Badylak S. F. Acellular biologic scaffolds in regenerative medicine: unacceptable variability with acceptable results // Regenerative Engineering and Translational Medicine. 2019. Vol. 5. № 4. P. 414–419. https://doi.org/10.1007/s40883-019-00106-5.
22. Gilmore B., Jackson K. L., Migaly J. New innovations in anal fistula surgery // Seminars in Colon and Rectal Surgery. 2019. Vol. 30. № 4. https://doi.org/10.1016/j.scrs.2019.100707.
23. Biomaterials for stem cell engineering and biomanufacturing / Y. Xu [et al.] // Bioactive Materials. 2019. Vol. 4. P. 366–379. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2019.11.002.
24. Role of biomaterials and controlled architecture on tendon/ligament repair and regeneration / Y. No [et al.] // Advanced Materials. 2019. Vol. 32. № 18. https://doi.org/10.1002/adma.201904511.
25. Quaternized chitosan-Matrigel-polyacrylamide hydrogels as wound dressing for wound repair and regeneration / H. Xue [et al.] // Carbohydrate Polymers. 2019. Vol. 226. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115302.
26. Thermoresponsive hydrogels based on renewable resources / E. I. Koca [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. 2019. Vol. 137. № 28. https://doi.org/10.1002/app.48861.
27. Recent strategies in fabrication of gradient hydrogels for tissue engineering applications / H. Jo [et al.] // Macromolecular Bioscience. 2020. Vol. 20. № 3. https://doi.org/10.1002/mabi.201900300.
28. Bioinspired multifunctional biomaterials with hierarchical microstructure for wound dressing / J. Xue [et al.] // Acta Biomaterialia. 2019. Vol. 100. P. 270–279. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.10.012.
29. Ghosh A., Grosvenor A. J., Dyer J. M. Marine Spongia collagens: Protein characterization and evaluation of hydrogel films // Journal of Applied Polymer Science. 2019. Vol. 136. № 39. https://doi.org/10.1002/app.47996.
30. Li Y.-C. E. Sustainable biomass materials for biomedical applications // ACS Biomaterials Science and Engineering. 2019. Vol. 5. № 5. P. 2079–2092. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.8b01634.
31. Additive manufactured porous biomaterials targeting orthopedic implants: A suitable combination of mechanical, physical and topological properties / F. Bartolomeu [et al.] // Materials Science and Engineering C. 2020. Vol. 107. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110342.
32. Applications of chitin and chitosan nanofibers in bone regenerative engineering / F. Tao [et al.] // Carbohydrate Polymers. 2020. Vol. 230. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115658.
33. Hassanein N., Bougherara H., Amleh A. In- vitro evaluation of the bioactivity and the biocompatibility of a novel coated UHMWPE biomaterial for biomedical applications // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2020. Vol. 101. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2019.103409.
34. Dong R., Ma P. X., Guo B. Conductive biomaterials for muscle tissue engineering // Biomaterials. 2020. Vol. 229. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119584.
35. Nanotechnology-based biomaterials for orthopaedic applications: Recent advances and future prospects / S. Kumar [et al.] // Materials Science and Engineering C. 2020. Vol. 106. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110154.
36. Chen Q., Liang S., Thouas G. A. Elastomeric biomaterials for tissue engineering // Progress in Polymer Science. 2013. Vol. 38. № 3–4. P. 584–671. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.05.003.
37. Glowacki J., Mizuno S. Collagen scaffolds for tissue engineering // Biopolymers. 2008. Vol. 89. № 5. P. 338–344. https://doi.org/10.1002/bip.20871.
38. Collagen tissue engineering. Development of novel biomaterials and applications / L. Cen [et al.] // Pediatric Research. 2008. Vol. 63. № 5. P. 492–496. https://doi.org/10.1203/PDR.0b013e31816c5bc3.
39. Future prospects for scaffolding methods and biomaterials in skin tissue engineering: A review / A. A. Chaudhari [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. 2016. Vol. 17. № 12. https://doi.org/10.3390/ijms17121974.
40. Strauss K., Chmielewski J. Advances in the design and higher-order assembly of collagen mimetic peptides for regenerative medicine // Current Opinion in Biotechnology. 2017. Vol. 46. P. 34–41. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2016.10.013.
41. Tonndorf R., Aibibu D., Cherif C. Collagen multifilament spinning // Materials Science and Engineering C. 2020. Vol. 106. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110105.
42. A BMSCs-laden quercetin/duck’s feet collagen/hydroxyapatite sponge for enhanced bone regeneration / J. E. Song [et al.] // Journal of Biomedical Materials Research – Part A. 2020. Vol. 108. № 3. P. 784–794. https://doi.org/10.1002/jbm.a.36857.
43. Production and characterization of recombinant collagen-binding resilin nanocomposite for regenerative medicine applications / P. E. Mikael [et al.] // Regenerative Engineering and Translational Medicine. 2019. Vol. 5. № 4. P. 362–372. https://doi.org/10.1007/s40883-019-00092-8.
44. Tensile properties of three selected collagen membranes / P. Raz [et al.] // Biomed Research International. 2019. Vol. 2019. https://doi.org/10.1155/2019/5163603.
45. Biomaterials and scaffold design: Key to tissue-engineering cartilage / J. Raghunath [et al.] // Biotechnology and Applied Biochemistry. 2007. Vol. 46. № 2. P. 73–84. https://doi.org/10.1042/BA20060134.
46. A green fabrication approach of gelatin/CM-chitosan hybrid hydrogel for wound healing / C. Yang [et al.] // Carbohydrate Polymers. 2010. Vol. 82. № 4. P. 1297–1305. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.07.013.
47. Short peptide analogs as alternatives to collagen in pro-regenerative corneal implants / J. R. Jangamreddy [et al.] // Acta Biomaterialia. 2018. Vol. 69. P. 120–130. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.01.011.
48. Composite hydrogels based on gelatin, chitosan and polyvinyl alcohol to biomedical applications: a review / R. Rodríguez-Rodríguez [et al.] // International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials. 2020. Vol. 69. № 1. P. 1–20. https://doi.org/10.1080/00914037.2019.1581780.
49. Evaluation of biomimetic hyaluronic-based hydrogels with enhanced endogenous cell recruitment and cartilage matrix formation / M. L. Vainieri [et al.] // Acta Biomaterialia. 2020. Vol. 101. P. 293–303. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.11.015.
50. Zhu Y., Zhang F., Linhardt R. J. Heparin contamination and issues related to raw materials and controls // The science and regulations of naturally derived complex drugs / R. Sasisekharan [et al.]. Cham: Springer, 2019. P. 191–206. https://doi.org/10.1007/978-3-030-11751-1_11.
51. Extraction and characterization of highly purified collagen from bovine pericardium for potential bioengineering applications / M. H. Santos [et al.] // Materials Science and Engineering C. 2013. Vol. 33. № 2. P. 790–800. https://doi.org/10.1016/j.msec.2012.11.003.
52. Interaction of various pectin formulations with porcine colonic tissues / L. Liu [et al.] // Biomaterials. 2005. Vol. 26. № 29. P. 5907–5916. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2005.03.005.
53. Augmenting endogenous repair of soft tissues with nanofibre scaffolds / M. Baldwin [et al.] // Journal of the Royal Society Interface. 2018. Vol. 15. № 141. https://doi.org/10.1098/rsif.2018.0019.
54. Interfacial tissue engineering of heart regenerative medicine based on soft cell-porous scaffolds / X. Geng [et al.] // Journal of Thoracic Disease. 2018. Vol. 10. № 20. P. S2333–S2345. https://doi.org/10.21037/jtd.2018.01.117.
55. Porous chitosan adhesives with L-DOPA for enhanced photochemical tissue bonding / H. Ruprai [et al.] // Acta Biomaterialia. 2020. Vol. 101. P. 314–326. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.10.046.
56. Анализ российского и международного рынка биомедицины: технологические и рыночные тренды. URL: https://healthnet.academpark.com/images/bio_medicine.pdf (дата обращения: 15.12.2019).
57. Володин С. Н., Кириллов Б. А. Российский рынок биомедицинских технологий: преимущества, сложности и возможности участия инвесторов // Валютное регулирование. Валютный контроль. 2017. № 11. С. 50–58.
58. Материалы международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». М.: РЭД ГРУПП, 2019. 640 с.
59. Translational research symposium-collaborative efforts as driving forces of healthcare innovation / J. Q. Coentro [et al.] // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 2019. Vol. 30. № 12. https://doi.org/10.1007/s10856-019-6339-2.