В регенеративной медицине широко применяются конструкции из полимерных материалов — скаффолды, которые повышают эффективность заживления сложных травм. Они должны быть биосовместимыми и биоразлагаемыми и иметь механические свойства, близкие живым тканям. При этом важно, чтобы полимерный каркас имитировал структуру соединительной ткани, поддерживающей клетки.
По словам ученых, дальнейшее развитие этой технологии возможно за счет придания скаффолдам способности к электрической стимуляции клеток в месте заживления в результате пьезоэффекта: при сжатии либо растяжении отдельных кристаллов естественного происхождения на их гранях формируется электрические заряды. Это позволит значительно сократить сроки восстановления пациентов.
Ученые Томского политехнического университета вместе с российскими и зарубежными коллегами разработали новый полимер с нужными свойствами. Он, в отличие от аналогов, обладает одновременно пьезоэлектрическими свойствами и способностью к биоразложению. Часть исследований велась на базе университета Гента в Бельгии.
«Пьезоэлектрические материалы генерируют электрический поверхностный заряд в ответ на механическую деформацию. В качестве нанонаполнителя скаффолдов мы применили восстановленный оксид графена, что позволило усилить пьезоэлектрические свойства. Других материалов с подобным набором свойств сегодня в мире нет», — поясняет научный сотрудник международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Чернозем.
Ученые 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.
«Новые скаффолды позволяют лучше регулировать сцепление клеток с их поверхностью и стимулировать прорастание тканей во внутреннее пространство конструкции», — отметила руководитель проекта РНФ, ведущий научный сотрудник международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Мария Сурменева.
Следующая стадия исследования — тестирование разработанных материалов с использованием лабораторных животных.