​Ученые Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга Томского политехнического университета в лабораторных условиях отработали технологию получения биодеградируемых скаффолдов, наполненных и антибактериальными, и противовоспалительными лекарственными средствами. 

Такие скаффолды — каркасы, которые могут служить как основа для выращивания новых органов и тканей в медицине, так и использоваться в качестве материала для изготовления имплантатов или их некоторых элементов. Антибактериальные средства, введенные внутрь скаффолдов, должны минимизировать риск возникновения заражения при имплантации медицинского изделия.

Фото: Модифицирование поверхности биодеградируемых скаффолдов методом реактивного магнетронного распыления

Отметим, этот проект политехников был поддержан грантом Российского научного фонда, и сейчас работы по гранту подходят к завершению.

«Скаффолды играют роль клеточных “домов”. Это, по сути, каркасы для клеток организма, которые они заполняют в процессе регенерации каких-либо повреждений тканей. Сегодня исследователи всего мира работают над получением различных материалов на основе скаффолдов — в медицине их можно использовать для создания имплантатов и их отдельных частей. При этом нужно понимать, что имплантация медицинских изделий в организм человека всегда связана с риском отторжения имплантата и воспаления, возникновения инфекций. И наша идея заключается в том, что такие скаффолды можно наполнять антибактериальными лекарственными препаратами», — говорит руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Сергей Твердохлебов.

Политехники работают со скаффолдами, изготовленными из полимеров. Они биодеградируемые и со временем полностью замещаются новыми клетками, растворяясь в организме. И по мере деградации скаффолдов из них высвобождаются лекарственные средства.

В рамках этого проекта политехники разработали скаффолды из поликапролактона, полимолочной кислоты и смесей двух этих соединений. Для проведения экспериментов исследователи использовали два активных соединения с противовоспалительными и антибактериальными свойствами — антибиотик хлорамфеникол и парацетамол. Они могут находиться как непосредственно в самом полимере, так и на поверхности.

«Биоактивные соединения либо внедряются в структуру полимера непосредственно при его создании, либо “пришиваются” на поверхность. Мы это делали двумя способами — физическим и химическим. В первом случае обрабатывали полимер в плазме магнетронного разряда, под его воздействием молекулы лекарственных соединений прикреплялись к поверхности скаффолдов. Во втором случае мы использовали метод “мокрой химии” — обрабатывали поверхность полимеров смесью органических растворителей. Поверхность становилась более податливой для химических реакций с лекарствами», — поясняет ученый.

Фото: Плазменное модифицирование с целью иммобилизации гиалуроновой кислоты на поверхности биодеградируемых скаффолдов и их влияние на первичные макрофаги человека

Этими же методами ученые влияли на скорость деградации полимера.

«И плазма, и растворители могут разрушать связи в полимере, за счет чего он быстрее деградирует. А можно с их помощью наоборот нанести защитное покрытие на полимер, чтобы он медленнее деградировал. Эти же методы позволили нам существенно увеличить гидрофильность поверхности полимеров, а это напрямую влияет на их взаимодействие с клетками. Ведь на более гидрофильную поверхность лучше наносятся дополнительные биоактивные соединения, улучшающие приживаемость имплантата», — говорит Сергей Твердохлебов.  

Также политехники провели эксперименты с клетками крови — макрофагами. Исследователям нужно было выяснить, как клетки реагируют на разработанные полимерные скаффолды, — вызывают ли они отторжение и воспалительные реакции. Эксперименты показали, что полученные материалы не приводят к активации провоспалительного сигнального пути.  

«В целом работа по проекту позволила создать научный и технологический задел для разработки новых и усовершенствованных композиционных материалов с модифицированной поверхностью широкого спектра применения. И полученные результаты могут применяться не только в медицине для создания систем адресной доставки биологически активных препаратов, но и при создании смарт-материалов для использования в экстремальных условиях — в химической и в других отраслях промышленности», — добавляет руководитель проекта.

Эффективность разработанных скаффолдов подтверждена медико-биологическими исследованиями, проведенными соисполнителями проекта, — специалистами Томского государственного университета и Национального медицинского исследовательского центра имени В.А. Алмазова.   

Как отмечают исследователи, планируемое количество публикаций по этому проекту, опубликованных участниками научного коллектива, в рецензируемых российских и зарубежных научных изданиях перевыполнено в два раза, что позволяет надеяться на решение о продлении проекта.

Похожие новости

  • 03/09/2018

    Сверхтонкий аппарат для эндоскопии появился в клиниках СибГМУ

    ​Способ осмотра некоторых внутренних органов при помощи эндоскопа является малоприятной процедурой для пациентов. Но в клиниках Сибирского государственного медицинского университета появился новый аппарат, позволяющий проводить эндоскопию даже трехлетним детям.
    283
  • 17/02/2017

    В ТУСУРе разработали сервис для владельцев комнатных растений

    Студенты Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники создают систему для удаленного наблюдения и ухода за комнатными растениями.С ее помощью возможно будет ухаживать за любимым растением, находясь в командировке или отпуске: наблюдать в онлайн-режиме и при необходимости корректировать "параметры ухода" из любой точки земного шара через веб-сервер.
    1176
  • 14/01/2019

    Какие разработки томичей можно купить в магазине

    ​Томские инновации часто воспринимаются как нечто далекое от повседневных нужд. Но наши ученые успешно трудятся не только на оборонку, ракетно-космическую отрасль или, скажем, Большой адронный коллайдер, они также работают над созданием бытовой химии и косметики, лекарств и продукции для детей.
    405
  • 16/04/2018

    Томские ученые приступили к реализациипроекта в области биоинженерии кости

    ​Исследователи ТГУ приступили к реализации крупного междисциплинарного проекта в области биоинженерии кости. Соисполнителями по проекту являются биологи, химики, медики, фармакологи и другие специалисты из научных центров России и зарубежья.
    412
  • 27/06/2018

    Томский УМНИК поможет больным с рассеянным склерозом

    ​Победитель конкурса УМНИК Фонда содействия инновациям (Фонд Бортника), аспирант кафедры неврологии и нейрохирургии СибГМУ Анастасия Семкина, разрабатывает алгоритм реабилитации пациентов с рассеянным склерозом с использованием очков дополненной реальности и смартфона.
    425
  • 22/11/2016

    По итогам конкурса ВИК.Нано: наносито для крови

    Nanonewsnet.ru продолжает публиковать интервью о решении непростых инженерных задач. На вопросы о конкурсе ВИК.Нано и о своем проекте по очистке крови с помощью композитных сит из керамики и цеолитов ответил аспирант Томского государственного университета, один из трех финалистов, получивших главный приз конкурса, Александр Бузимов.
    1870
  • 20/12/2018

    Топ-10 разработок томских ученых в 2018 году

    ​Целый год inotomsk.ru рассказывал, что томские ученые и разработчики делают прямо сейчас, чтобы изменить нашу жизнь: борются с раком, изобретают таблетку для продления жизни, а еще помогают выращивать помидорки на окне и защищать велосипед от бандитов.
    600
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    922
  • 09/08/2016

    В ТПУ разрабатывают систему автоматического обнаружения сбоев в работе организма

    ​Молодой ученый Томского политехнического университета (ТПУ) работает над системой автоматического контроля состояния здоровья с помощью фитнес-трекеров. После обнаружения сбоя система будет самостоятельно запускать электромагнитную терапию, которая будет способствовать нормализации работы организма  Система, разрабатываемая экспертом Полигона инженерного предпринимательства ТПУ Иваном Зерниным, состоит из двух элементов: фитнес-трекера и физиотерапевтического браслета.
    1290
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    1731