Материалы портала «Научная Россия»

«Бусы» из карбоновых кислот — будущее регенеративной медицины

«Бусы» из карбоновых кислот — будущее регенеративной медицины
В Красноярске разрабатывают разрушаемые биополимерные материалы на основе макромолекул микробиологического происхождения — полезная вещь для регенеративной медицины.

Екатерина Шишацкая, доктор медицинских наук и заведующая кафедрой медицинской биологии Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ, выступила на международной конференции Future of biomedicine, прошедшей в начале сентября на базе Школы биомедицины ДВФУ во Владивостоке. Она рассказала о том, где может применяться разрушаемый биополимерный материал и какие перспективы открывает для регенеративной медицины.

В красноярской лаборатории «Биотехнологии новых материалов» Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ ученые работаютс макромолекулами микробиологического происхождения, которые складываются в разрушаемый биополимерный материал. В зависимости от условий синтеза мономерность состав и свойства этих материалов могут быть разными — от хрупких до резиноподобных. Молекулы накапливаются внутри бактериальных клеток, и после извлечения из клеток подвергаются очистке и переработке в изделия медицинского назначения.

Этот материал, обладающий высокой биосовместимостью, в организме берет на себя роль «строительных лесов», которые заполняются клетками определенной ткани и прорастают сосудами, а потом растворяется, оставляя на своем месте живую функционирующую ткань.

Удивительная особенность этих материалов в том, что специфические микроорганизмы-продуценты Cupriavidus necator собирают эти биополимеры из мономеров-молекул масляной кислоты, которая является естественным метаболитом людей и животных; в структуру полимерной цепи можно включить и другие мономеры, что меняет свойства полимера. Материал состоит как будто из «бусин», одинаковых или разных. В процессе биоразрушения после имплантации полимерные макромолекулы сначала распадаются на мономеры — молекулы полигидроксимасляной кислоты, а далее — молекулы воды и СО2.

Все мы знаем, что такое рубец, или шрам. Ткань, из которой он состоит, очень отличается от здоровой ткани. Рубцовая ткань по строению отлична от мышцы и кожи, и никогда в них не превратится. Процесс заживления или восстановления тканей с использованием технологий направленной тканевой регенерации часто, в особенности при значительных размерах тканевого дефекта, требует использование «лесов» или каркасов, для растущий тканей. Такие каркасы нужны, чтобы избежать формирования массивных рубцов и увеличить функциональность новых тканей, максимально приблизить их к исходным. «Леса» должны быть совместимы с организмом, и также биоразрушаемы — то есть они должны «уходить», оставляя новообразованную здоровую ткань.

Процесс микробного биосинтеза — естественный, специалисты лишь оптимизировали его с целью повышения продуктивности. Сейчас в Лаборатории новых биоматериалов получают по несколько килограммов полимеров за два дня рабочего процесса. Далее полимер очищают по запатентованной методике, причём настолько эффективно, что в материале полностью отсутствуют элементы клеточных мембран микроорганизмов-продуцентов, что очень важно для последующего применения в медицине. Материалы можно обрабатывать и стерилизовать с использованием многих известных способов, что, опять же, обусловлено их химическим строением. Это открывает широчайшие перспективы для внедрения их в практическую медицину. Такое же огромное поле открыто и для применения полигидроксиалканоатов в сельском хозяйстве, и в других областях где нужны биоразрушаемые пластики.

«Это по-настоящему волшебный материал, — сказала Екатерина. — Меняя состав и соотношение мономеров, мы меняем физико-механические свойства. Соответственно, можем подобрать каркас под любую ткань. В этом направлении и движемся, хотим разработать идеальный заменитель для всего тела, который будет под рукой у каждого хирурга. Только не спрашивайте меня, когда это будет, Это не от меня и не от нашей лаборатории зависит. И не от науки в целом. Это сложный вопрос, и он не ко мне».

cupriavidus necator биополимерный материал биосовместимость карбоновые кислоты

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий