​Ученые Томского политехнического университета предложили новый способ модифицирования поверхности биодеградируемых полимерных скаффолдов из поликапролактона — каркасов, которые служат основой для выращивания новых органов и тканей.

Он позволяет создавать тканеинженерные скаффолды с повышенной биосовместимостью для тканевых сосудистых трансплантатов, использующихся, например, в кардиологии. Результаты исследования опубликованы в журнале американского физического института (American Institute of Physics)  Applied Physics Letters (IF: 3,411, Q1).

Напомним, политехники ведут работы по созданию и модифицированию своеобразных клеточных «домов» — скаффолдов из полимеров. Новые материалы можно эффективно использовать для выращивания новых органов и тканей. Ранее ученые одними из первых предложили новый способ модифицирования биодеградируемых полимерных скаффолдов из полимолочной кислоты.

В новом исследовании, проведенном совместно с коллегами из Томского национального исследовательского медицинского центра и Национального медицинского исследовательского Центра им. В. А. Алмазова (Санкт-Петербург), ученые использовали другой, более «трудный», материал для создания тканеинженерных скаффолдов — поликапролактон (биоразлагаемый полиэфир с низкой температурой плавления, экологичен и не токсичен — ред.).

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

Добавим, для модифицирования поверхности скаффолдов ученые использовали установку магнетронного распыления. В процессе опыта поверхность материалов обрабатывалась плазмой для получения тонкого покрытия из титана в атмосфере азота. Экспериментальная часть заняла около полугода.

По словам исследователей, магнетронные распылительные системы относятся к системам диодного типа. Распыление материала в них происходит за счет бомбардировки поверхности мишени ионами рабочего газа, образующимися в плазме аномального тлеющего разряда.

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 (Ангстрем) 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. 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", - поясняет одна из авторов статьи, инженер лаборатории плазменных гибридных систем Валерия Кудрявцева.

В процессе работы ученые ТПУ также подобрали оптимальное время обработки плазмой скаффолдов, способствующее адгезии (способность клеток слипаться друг с другом и с различными субстратами, обусловленная специфическими белками - ред.) клеток, улучшению биосовместимости и гидрофильности без потери механических свойств. Основная часть работы проводилась на базе Томского политеха, а изучение адгезии клеток - в Национальном медицинском исследовательском Центре им. В. А. Алмазова.

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

Источники

Ученые ТПУ разработали более экономичный и эффективный способ улучшения свойств материалов для выращивания органов и тканей
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 18/04/2018
В Томске улучшили плазмой каркасы для выращивания органов и тканей
Tomsk.4geo.ru, 18/04/2018
В Томске улучшили плазмой каркасы для выращивания органов и тканей
Nanonewsnet.ru, 18/04/2018
В Томске улучшили плазмой каркасы для выращивания органов и тканей
Новости@Rambler.ru, 18/04/2018
В Томске улучшили плазмой каркасы для выращивания органов и тканей
Индикатор (indicator.ru), 18/04/2018
Ученые ТПУ разработали более экономичный и эффективный способ улучшения свойств материалов для выращивания органов и тканей
Российский научный фонд (rscf.ru), 20/04/2018
Наночастицы помогают разглядеть белки при экстремально высоких температурах
Российский научный фонд (rscf.ru), 24/04/2018
Ученые ТПУ предложили эффективный способ улучшения свойств материалов для выращивания органов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 09/05/2018
Ученые ТПУ разработали более экономичный и эффективный способ улучшения свойств материалов для выращивания органов и тканей
Nanonewsnet.ru, 13/05/2018
Ученые ТПУ разработали более экономичный и эффективный способ улучшения свойств материалов для выращивания органов и тканей
SMIonline (so-l.ru), 13/05/2018

Похожие новости

  • 09/01/2017

    ТГУ создает 3D-фильм о раскопках курганов в тувинской Долине царей

    ​Сотрудники Томского госуниверситета (ТГУ) планируют в 2017 году выпустить фильм в 3D об археологических раскопках в тувинской Долине царей, сообщила РИА Томск завлабораторией "Артефакт" Ольга Зайцева.
    1072
  • 04/10/2016

    В Airbus Safran Launchers заинтересовались созданным в Томске наноматериалом

    ​Airbus Safran Launchers (совместное предприятие авиакосмического концерна Airbus Group и французской корпорации Safran) заинтересовалась разработанной в Томском госуниверситете технологией получения наноматериала - легкого, как алюминий, и прочного, как сталь, сообщил завлабораторией высокоэнергетических и специальных материалов ВУЗа Александр Ворожцов.
    1227
  • 02/06/2017

    Алтайский госуниверситет встречает молодых ученых - участников Всероссийского конкурса СНО

    ​1 июня Алтайский государственный университет встречает участников III Всероссийского конкурса студенческих научных обществ и конструкторских бюро, в котором примут участие более 60 студенческих научных объединений со всей России.
    1258
  • 28/06/2016

    3D-технологии завоевывают мир

    ​Вслед за автомобилями с автопилотом на дороги выходят самоуправляемые маршрутки. Первенцем новой концепции стал микроавтобус "Olli", созданный компанией Local Motors в сотрудничестве с IBM.  Как сообщает 3Dtoday, Local Motors наиболее известна в качестве первого производителя 3D-печатных автомобилей, а IBM предоставила необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции 3D-печатного транспорта в облачный искусственный интеллект IBM Watson.
    1694
  • 03/07/2017

    Абитуриенты Томского госуниверситета создали бота для Telegram, сообщающего результаты ЕГЭ

    ​Абитуриенты Владимир Лебедев и Денис Шарапов подали документы в ТГУ одними из первых. Для поступления они выбрали недавно созданный Институт прикладной математики и компьютерных наук. Такой выбор не был спонтанным - ребята давно уже занимаются программированием, а примерно месяц назад они создали бота для Телеграм, который сообщал о результатах ЕГЭ.
    982
  • 20/03/2018

    Способ активации нанопорошка алюминия, разработанный учеными ТПУ, вошел в 100 лучших изобретений России

    ​Способ активации нанопорошка алюминия путем термического воздействия, разработанный научным коллективом Томского политехнического университета, вошел в число ста лучших изобретений России за 2017 год.
    442
  • 13/03/2018

    В Томске создают безэкипажный катер для работы с подводными аппаратами

    ​Безэкипажный катер, который разрабатывают ученые и магистранты Томского политехнического университета (ТПУ), позволит обслуживать подводные аппараты и навигационное оборудование для них, сообщил ТАСС научный руководитель проекта, заведующий лабораторией телекоммуникаций, приборостроения и морской геологии ТПУ Юрий Чурсин.
    354
  • 07/07/2016

    В ТПУ разработали универсальный порошок для дактилоскопии

    ​Универсальный порошок для дактилоскопии разработали в Томском политехническом университете. Авторами идеи стали студенты Энергетического института ТПУ. Основные преимущества новой разработки - получение более четкого следа отпечатка и универсальность.
    1328
  • 06/07/2016

    В Томском политехе разработали агроробота

    Ученые Юргинского технологического института (ЮТИ) Томского политехнического университета вместе со студентами разрабатывают агроробота, который сможет пахать землю, обрабатывать растения от вредителей и косить траву.
    1389
  • 07/08/2017

    Магистрант ТПУ будет разрабатывать алгоритмы для работы с большими данными

    ​Абитуриент Томского политехнического университета Алексей Кульневич - выпускник Северного (Арктического) федерального университета имени имени М. В. Ломоносова (г. Архангельск) - стал победителем олимпиады "Прорыв".
    776