Томские ученые разрабатывают «умные» материалы для восстановления органов

Исследователи томской компании «Биоконструктор-С» работают над созданием полимерного материала, который в будущем сможет выступить матрицей для регенерации внутренних органов и тканей человека, сообщает пресс-служба инновационных организаций Томской области.

В медицине полимеры стали использовать совсем недавно в сравнении с металлами и керамикой. Полимеры более перспективные материалы, но менее «понятные» для организма человека. Поэтому томские ученые разрабатывают модификации полимерного материала, пытаясь приблизить его свойства к характеристикам внутренних биологических тканей.

«Возникла идея найти такие параметры, чтобы полимер при введении в организм вызывал не отторжение и воспаление, а целенаправленно способствовал регенерации ткани при заболеваниях или повреждениях органов», — говорит директор компании, доктор медицинских наук, профессор СибГМУ и руководитель научно-образовательного центра «Биосовместимые материалы и биоинженерия» Игорь Хлусов.

Регенерация в организме начинается со стволовых клеток. Чтобы запустить процесс, необходимо «подтолкнуть» клетку к развитию в определенном направлении, а для этого требуется знать и смоделировать ее микроокружение, как биологическое, так и физико-химическое.

Как рассказал руководитель компании «Биоконструктор-С», в мире активно занимаются созданием биологического микроокружения в 2D- и 3D-проекции. Метод так называемого биопринтинга работает примерно так: берут полимер (гель), в компьютерной программе проектируют места расположения клеток, и печатают орган на 3D-принтере с помощью двух картриджей. Процедура получается весьма дорогостоящей, к тому же возникают проблемы с хранением, транспортировкой, и пересадкой и функционированием таких органов. Томские же ученые предлагают создавать полимер, на поверхности или в объеме в которого уже заложена эпигенетическая информация о «судьбе» стволовых клеток, намечен вектор их развития в структурно-функциональные единицы конкретного органа. Чтобы запустить регенерацию, достаточно ввести такой «умный» материал в организм. Таким образом, биотехнологическая стадия вне тела (распечатка органа, хранение, транспортировка) практически исключается.

«У 99,9 процента взрослого населения Земли полная регенерация внутренних органов не происходит, а на месте дефекта образуется рубец. Программа регенерации у взрослого человека в условиях воспалительной реакции весьма ограничена, чтобы исключить онкологические риски. Если в поврежденный участок ввести матрикс (модифицированный полимер) с заложенной информацией о микротерриториях (нишах) стволовых клеток этого органа, то велика вероятность запускает процесса восстановления не только стромы, но и паренхимы. Сам матрикс после выполнения программы рассасывается», — подчеркивает Игорь Хлусов.

Теоретически, таким методом можно будет запускать регенерацию любого внутреннего органа, подбирая нужную модификацию полимера. Ученые уже определили параметры ниши стволовой клетки для костной ткани (результаты уже применяются в производстве изделий для регенерации костей), готовы адаптировать концепцию для мышечных и, впоследствии, эпителиальных клеток. Однако о сроках завершения исследований говорить пока рано.

Все работы компания «Биоконструктор-С» ведет совместно с ТПУ, Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН, СибГМУ, Балтийским федеральным университетом им. И.Канта.

Компания «Биоконструктор-С» создана в конце 2011 года сотрудниками ИФПМ СО РАН, ТПУ и СибГМУ. Специализируется на разработке технологий тканевых биоконструкторов и клеточных биочипов.