Биотехнологи из России использовали биополимерные материалы и наночастицы графена для создания прочного и долговечного каркаса с эффектом памяти, который позволяет выращивать искусственные аналоги тканей и органов из культур клеток. Эта технология позволит ученым разработать действенные подходы по регенерации мягких тканей, сообщила в пятницу пресс-служба НИТУ "МИСиС".
"Исследователи отмечают, что подобные материалы перспективны для применения в тканевой инженерии, в особенности для имплантатов мягких тканей, а программируемый эффект памяти формы можно использовать для самоустановки, усадки или, наоборот, разворачивания подобных каркасов внутри организма", - говорится в сообщении.
Главная проблема при выращивании искусственных органов заключается в том, чтобы заставить их сформировать правильную послойную структуру, повторяющую природные аналоги. Сейчас ученые добиваются этого, используя различные трехмерные каркасы из биополимеров, а также превращая оригинальные органы пациента, к примеру, одну из почек, в своеобразный "шаблон" для роста, очищая их от клеток и оставляя обрамляющие их белки.
Группа российских ученых под руководством Федора Сенатова, директора НОЦ биомедицинской инженерии при НИТУ "МИСиС", долгое время занимается разработкой синтетических материалов, подходящих для изготовления подобных шаблонов и каркасов для выращивания органов. Как правило, сейчас ученые используют для этих целей различные биополимерные материалы, постепенно растворяющиеся при их имплантации в организм.
Шаблон для выращивания органов
Подобные органические вещества, по словам исследователей, обладают высоким уровнем биосовместимости, однако во многих случаях они достаточно плохо сопротивляются механическим нагрузкам и плохо сохраняют форму при растягивании, сжатии и других деформациях, которые могут произойти при имплантации внутрь тела.
Российские исследователи заметным образом улучшили механические свойства подобных конструкций на базе полилактида и поликапролактона, двух биоразлагаемых полимеров, при помощи частиц восстановленного оксида графена, небольших фрагментов этого двумерного углеродного материала. Структуру этого материала, а также его тепловые и механические свойства, исследователи изучили при помощи рентгеновского кристаллографа и других научных приборов.
"По мере увеличения содержания частиц оксида графена механические свойства каркасов улучшались. К примеру, увеличение доли графенового наполнителя до 1,5% от общей массы материала удваивало предел прочности материала при его растяжении", - пояснила сотрудник НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Полина Ковалева, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как надеются ученые, разработанный ими материал, а также его усовершенствованные версии, упростят выращивание искусственных органов и тканей тела и помогут более эффективно имплантировать их в тело пациентов. В частности, исследователи предполагают, что их можно будет применять в будущем для регенерации кожных покровов и пучков нервов. Специалисты планируют проверить такую возможность в ближайшее время.