Материалы портала «Научная Россия»

Ученые ТПУ предложили эффективный способ улучшения свойств материалов для выращивания органов

Ученые ТПУ предложили эффективный способ улучшения свойств материалов для выращивания органов
Он позволяет создавать тканеинженерные скаффолды с повышенной биосовместимостью для тканевых сосудистых трансплантатов, использующихся, например, в кардиологии

Ученые Томского политехнического университета предложили новый способ модифицирования поверхности биодеградируемых полимерных скаффолдов из поликапролактона — каркасов, которые служат основой для выращивания новых органов и тканей. Он позволяет создавать тканеинженерные скаффолды с повышенной биосовместимостью для тканевых сосудистых трансплантатов, использующихся, например, в кардиологии, сообщает пресс-служба ТПУ. Результаты исследования опубликованы в журнале американского физического института (American Institute of Physics)  Applied Physics Letters (IF: 3,411, Q1).

Напомним, политехники ведут работы по созданию и модифицированию своеобразных клеточных «домов» — скаффолдов из полимеров. Новые материалы можно эффективно использовать для выращивания новых органов и тканей. Ранее ученые одними из первых предложили новый способмодифицирования биодеградируемых полимерных скаффолдов из полимолочной кислоты.

В новом исследовании, проведенном совместно с коллегами из Томского национального исследовательского медицинского центра и Национального медицинского исследовательского Центра им. В. А. Алмазова (Санкт-Петербург), ученые использовали другой, более «трудный», материал для создания тканеинженерных скаффолдов — поликапролактон (биоразлагаемый полиэфир с низкой температурой плавления, экологичен и не токсичен — ред.).

«Поликапролактон (PCL) является одним из наиболее подходящих синтетических полимеров для использования в кардиохирургии. Он дешевле, чем полимолочная кислота. Но есть и ряд недостатков. К примеру, у полимолочной кислоты температура плавления намного выше, поэтому она более стабильна в экстремальных условиях. Кроме того, у поликапролактона довольно низкая скорость эндотелизации (покрытие каркаса стента клетками, выстилающими внутренний просвет сосуда — ред.) и деградации.

При этом свойства скаффолдов из PCL обычно пытаются улучшить более дорогими и сложными биологическими способами.

Мы же предложили другой подход — плазменное модифицирование, так как физическая обработка позволяет экономичнее, проще и эффективнее улучшить свойства материалов. Этот метод может стать альтернативой для более сложных и дорогих биологических способов или основой для дальнейшего совершенствования технологий»,  — рассказывает руководитель научного коллектива, доцент Научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга Сергей Твердохлебов.

Добавим, для модифицирования поверхности скаффолдов ученые использовали установку магнетронного распыления. В процессе опыта поверхность материалов обрабатывалась плазмой для получения тонкого покрытия из титана в атмосфере азота. Экспериментальная часть заняла около полугода.

По словам исследователей, магнетронные распы в них происходит за счет бомбардировки поверхности мишени ионами рабочего газа, образующимися в плазме аномального тлеющего разряда.

Одной из важных особенностей процесса плазмохимического модифицирования полимерных материалов, вызывавшей у ученых особый интерес, является то, что изменениям подвергаются только обрабатываемая поверхность материала и очень тонкий приповерхностный слой, толщина которого составляет от 100 Å (Ангстрем) до нескольких микрон.

«В рамках данной статьи было исследовано влияние обработки плазмой на структуру и свойства скаффолдов из PCL. Выяснено, что обработка плазмой не изменяет механические, физико-химические и электрофизические свойства полимерных скаффолдов. При этом в зависимости от состава газа, его давления, длительности и напряжения разряда, природы материала поверхности можно добиться изменения ряда контактных свойств.

В ходе исследования выявлено, что обработка плазмой приводит к увеличению биосовместимости и повышению гидрофильности. Кроме того, наши коллеги из медицинских учреждений отмечали хороший рост клеток.

Все эти результаты расширяют возможности использования скаффолдов из PCL для медицинских целей», — поясняет одна из авторов статьи, инженер лаборатории плазменных гибридных систем Валерия Кудрявцева.

В процессе работы ученые ТПУ также подобрали оптимальное время обработки плазмой скаффолдов, способствующее адгезии клеток, улучшению биосовместимости и гидрофильности без потери механических свойств. Основная часть работы проводилась на базе Томского политеха, а изучение адгезии клеток — в Национальном медицинском исследовательском Центре им. В. А. Алмазова.

«Использование плазменных источников для модифицирования полимерных материалов биомедицинского применения является новым подходом. Наша группа начала использовать его одной из первых в научном мире. Сейчас нам удалось выявить режимы, при применении которых можно достигнуть оптимальных результатов. По сути, нами закладываются научные основы новой технологии и технологического оборудования. При этом помимо лабораторных мы изготавливаем и опытно-промышленные установки плазменного модифицирования медицинских изделий. Это уникальное оборудование с несколькими источниками плазмы, но оно достаточно универсальное. И мы уже изготавливаем на нем опытные образцы для медицинских учреждений. Таким образом мы работаем одновременно и над изготовлением составляющих для материалов, и над их модифицированием, и над научной составляющей», — подчеркнул Сергей Твердохлебов.

 

Источник: news.tpu.ru

биодеградируемые материалы поликапролактон полимерные скаффолды тканеинженерные скаффолды

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий