В Томске улучшили плазмой каркасы для выращивания органов и тканей

Ученые Томского политехнического университета предложили физический способ изменения поверхности полимерных каркасов, которые служат основой для выращивания новых органов и тканей. Он позволяет создавать тканеинженерные каркасы, также называемые скаффолдами, с повышенной биосовместимостью для тканевых сосудистых трансплантатов, использующихся, например, в кардиологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

В Томском политехе ведутся исследования по созданию и модифицированию полимерных каркасов для клеток, которые можно использовать для выращивания новых органов и тканей. Ранее ученые использовали биодеградируемые скаффолды из полимолочной кислоты. В новом работе, проведенной совместно с коллегами из Томского национального исследовательского медицинского центра и Национального медицинского исследовательского Центра им. В. А. Алмазова, ученые использовали другой, более «трудный», материал — поликапролактон — экологичный и не токсичный биоразлагаемый полиэфир с низкой температурой плавления.

«Поликапролактон (PCL) является одним из наиболее подходящих синтетических полимеров для использования в кардиохирургии. Он дешевле, чем полимолочная кислота. Но есть и ряд недостатков, — рассказывает руководитель научного коллектива, доцент Научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга Сергей Твердохлебов. — К примеру, у полимолочной кислоты температура плавления намного выше, поэтому она более стабильна в экстремальных условиях. Кроме того, у поликапролактона довольно низкая скорость эндотелизации (покрытия каркаса клетками, выстилающими внутренний просвет сосуда) 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».

В процессе опыта поверхность материалов обрабатывалась плазмой для получения тонкого покрытия из титана в атмосфере азота. 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 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 — поясняет одна из авторов статьи, инженер лаборатории плазменных гибридных систем Валерия Кудрявцева. — 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».

«Использование плазменных источников для модифицирования полимерных материалов биомедицинского применения является новым подходом. Наша группа начала использовать его одной из первых в научном мире, — подчеркнул Сергей Твердохлебов. — 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».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.