Ученые Томского политехнического университета совместно с зарубежными коллегами разработали биоразлагаемый полимерный материал, обладающий улучшенными пьезоэлектрическими свойствами - он может производить электрический заряд, ускоряющий регенерацию тканей.
«Материалы с пьезоэлектрическими свойствами сегодня очень интересны для регенеративной медицины, потому что они могут производить электрический заряд без внешнего источника электрической энергии — скажем, если материал скрутить или деформировать другим образом. Электрические импульсы помогают стимулировать восстановление живых тканей, таких как костная или нервная, после травмы. Однако хорошие пьезоэлектрики, как правило, не биодеградируемые. Биодеградация — очень важное свойство для имплантата: такой имплант не нужно извлекать после восстановления тканей, он просто распадается на безвредные составляющие. Нужно понимать, что извлечение — это новая операция, травмирование тканей и риск занесения инфекции», — говорит один из авторов статьи, научный сотрудник международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Чернозем.
Полученный материал напоминает сероватую ткань. Эта волокнистая конструкция имитирует «строительные леса» и называется «скэффолд». Клетки буквально заполняют ее, формируя новые ткани в месте травмы. Кроме того, по сравнению с немодифицированным материалом на поверхности полученных скэффолдов в 9,5 раз вырос электрический потенциал, а так же в 2,5 раза увеличился пьезоэлектрический отклик. По словам авторов статьи, пьезоэлектрические свойства разработанных гибридных биоразлагаемых скэффолдов превосходят пьезоотклик костной ткани человека и коллагена.
«Нам удалось сделать материал с очень хорошими пьезоэлектрическими свойствами, при этом биодеградируемый. В мире таких полимеров — единичные наименования, — поясняет директор исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Роман Сурменев. — За основу мы взяли доступный биоразлагаемый полимер поли-3-оксибитурат, с которым ранее уже работали. В исходный полимерный раствор добавили нанохлопья восстановленного оксида графена. Эта добавка, как мы и прогнозировали, существенно изменила молекулярный состав и структуру полимера».
В дальнейшем ученые намерены исследовать, как новый материал взаимодействует с живыми клетками и тканями, чтобы в перспективе его можно было использовать для изготовления биодеградируемых имплантатов самого широкого спектра применений.
«Материал перспективен для имплантатов в костно-тканевой инженерии, восстановления нервных и других жизненно важных типов тканей», — добавляет директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Андрей Холкин.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Energy, работа поддержана мегагрантом российского правительства.
Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».