Томские учёные создали новый биоразлагаемый полимер для костных имплантатов
По словам исследователей, использовать такой гибридный полимер можно в качестве материала для костных имплантатов для замещения костных дефектов, восстановления нервов и в качестве повязки на раны.
В Томском политехническом университете учёные Научно-исследовательского центра "Физическое материаловедение и композитные материалы" получили биодеградируемый полимер для регенеративной медицины, способный со временем растворяться в организме человека. Об этом сообщается на сайте вуза.
Отмечается, что полимер также является хорошим пьезоэлектриком, то есть при механическом воздействии он способен производить электрический заряд. Этот заряд помогает активизировать функциональные особенности клетки, стимулирует регенерацию тканей.
Пьезоэлектрические материалы способны производить заряд без внешнего источника электрической энергии. Заряд на их поверхности формируется под действием внешнего механического воздействия, то есть, если материал, например, сжать, скрутить, сдавить.
Пьезоэлектрический эффект сегодня широко исследуется для применения в регенеративной медицине, так как более ранние исследования показали, что пьезоэлектрики усиливают регенерацию тканей.
Заряд на их поверхности взаимодействует с зарядом мембраны клетки, и этот электрический импульс стимулирует функциональные особенности клетки. С помощью пьезоэлектриков можно даже управлять живыми клетками, притягивая и перемещая их под действием заряда.
Как говорит один из авторов публикации Роман Чернозем, самые сильные пьезоэлектрики недеградируемые.
"А для регенеративной медицины это одно из ключевых свойств. Материал должен быть деградируемым, чтобы со временем растворяться в организме и чтобы его место занимали новые клетки", — отмечает учёный.
Иначе, добавляет Чернозем, придётся делать человеку ещё одну операцию и извлекать имплантат. Поэтому учёные сейчас ищут материалы, которые были бы и пьезоэлектриками, и при этом деградировали.
"Мы предложили свой гибридный материал, соединяющий два полимера, — деградируемый полигидроксибутират и пьезоэлектрик полианилин", — говорит Чернозем.
Специалисты растворили исходные полимеры полигидроксибутират и полианилин, а из этого раствора методом электроформования получили гибридный полимер. Он состоит из переплетённых волокон исходных материалов. Размеры волокон можно варьировать от 300 нанометров до 10 микрометров.
Полученный гибридный материал представляет собой гибкий и пористый "скэффолд" — конструкция, имитирующая внешний клеточный матрикс.
"Экспериментальная часть работы показала, что для придания материалу свойств пьезоэлектрика, для увеличения пьезоконстант в несколько раз, достаточно добавить всего 2% полианилина от общей массы. Это оказалось оптимальное сочетание, потому что если содержание полианилина увеличить, то пьезоэлектрический эффект, наоборот, снижается", — отмечает исследователь.
Кроме того, добавление полианилина приводит к улучшению механических свойств, полимер лучше тянется. Это имеет значение, если использовать его для изготовления, например, раневых повязок, добавляет Чернозем.
По словам учёных, использовать такой гибридный полимер можно в качестве материала для костных имплантатов для замещения костных дефектов, восстановления нервов и в качестве повязки на раны.
"Преимущество полимеров перед той же пьезоэлектрической керамикой, используемой в медицине, в их механических свойствах, они эластичные. Хирург может на месте отрезать ножницами "заплатку" для костного дефекта конкретного пациента", — добавляет Чернозем.
Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Letters.
Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о других достижениях российских учёных: они создали материал для выращивания органов и тканей.