Ученые создали уникальный материал для регенеративной медицины

Уникальный материал для быстрого восстановления поврежденных органов и тканей разработали ученые ТПУ совместно с российскими и зарубежными коллегами. По их словам, новый полимер, в отличие от аналогов, обладает одновременно пьезоэлектрическими свойствами и способностью к биоразложению, что значительно повышает качество терапии и скорость послеоперационного восстановления. Результаты опубликованы в журнале Advanced Healthcare Marerials.
В регенеративной медицине широко применяются конструкции из полимерных материалов (так называемые "скаффолды"), повышающие эффективность заживления сложных травм, рассказали специалисты.

Скаффолды должны быть биосовместимыми и биоразлагаемыми, должны иметь механические свойства, близкие живым тканям, объяснили ученые. Также важно, чтобы полимерный каркас имитировал структуру соединительной ткани, поддерживающей клетки.

Дальнейшее развитие этой технологии, по словам специалистов, возможно за счет придания скаффолдам способности к электрической стимуляции (в результате пьезоэффекта) клеток в месте заживления. Это позволит значительно сократить сроки восстановления пациентов.

Команда ученых Томского политехнического университета с коллегами из России, Бельгии и Германии разработала новые уникальные биодеградируемые полимерные скаффолды на основе поли-3-оксибитурата с улучшенным пьезоэлектрическим откликом для адресного воздействия на клетки.

"Пьезоэлектрические материалы генерируют электрический поверхностный заряд в ответ на механическую деформацию. В качестве нанонаполнителя скаффолдов мы применили восстановленный оксид графена, что позволило усилить его пьезоэлектрические свойства. Других материалов с подобным набором свойств сегодня в мире нет", – рассказал научный сотрудник ТПУ Роман Чернозем.

Исследователи отметили, что несмотря на интерес научного сообщества к пьезополимерам, практически все современные исследования посвящены скаффолдам, не способным "рассасываться" внутри организма и требующим повторного хирургического вмешательства.

"Воздействуя на электрочувствительные ткани и клетки, электроактивный полимер является потенциально перспективным материалом для увеличения эффективности восстановления поврежденных участков нервной, костной и других тканей. Кроме того, новые скаффолды позволяют лучше регулировать сцепление клеток с их поверхностью и стимулировать прорастание тканей во внутреннее пространство конструкции", – отметила ведущий научный сотрудник МНИЦ "Пьезо- и магнитоэлектрические материалы" ТПУ, руководитель проекта РНФ Мария Сурменева.

Структура поверхности скаффолда, состоящего из слоя пористых микросфер поли-3-оксибутирата. Справа - широкопольная световая микроскопия, увеличение ×10, слева – сканирующая электронная микроскопия, увеличение ×500.

Дальнейшая задача научного коллектива – тестирование разработанных материалов с использованием лабораторных животных.

Исследование было выполнено в рамках международного сотрудничества при финансовой поддержке Российского Научного Фонда, проект № 20-63-47096. Часть исследований выполнена на базе университета Гента (Бельгия). ТПУ – участник программы Минобрнауки России "Приоритет 2030".

Вопросы, ответы, комментарии