Найбільш унікальний розвиток наших вчених - матриць

М'який титановий сітчастий імплант для відновлення кісток обличчя та черепа / Фото, надана Томським політехнічним університетом. На Томському політехнічному університеті, матричні інкубатори для вирощування клітин створюють унікальні матеріали для регенерації тіла.

В клітку є як дитина: вона потребує будинку. «Я снию створення сучасного центру клітинних технологій», – коментує Сергій Твердохлебов, доцент теоретичної та експериментальної фізики Томського політехнічного університету.

В останні п'ять років він і його колеги відкрили чотири нові лабораторії. Одним з них є лабораторія гібридних біосумісних матеріалів Томського політехнічного університету.

У спеціальній інсталяції, розробленій тут, виникає диво - матриці. Це універсальна основа для створення бандажів, патчів і імплантів нового покоління. Вони пористі структури, що утворюються переплетенням ультратонких волокон.

Науковий співробітник лабораторії Євген Болбасов підняв напівпрозору тканину з танцами - це матриця, яка просочена розчином клітин, білків і ліпідів.

до Це матеріал для регенерації шкіри. Необхідно, якщо пошкоджена велика ділянка шкіри, такі як опіки. Матриця наділюється на цьому місці і фіксується бандажем, говорить Болбасов. Поступово вирощують клітини, які тканини потребують ремонту. Сам матеріал в кінцевому підсумку деградує і замінює шкіру людини.

- Матриці є своєрідними інкубаторами. Клітка - це як дитина: вона потребує будинку, їжі, а потім ми отримуємо те, що ми хочемо, говорить голова лабораторії Сергій Твердохлебов. Ми використовуємо різні матеріали: метали, полімери, кераміка. І робимо різні види матриць в залежності від тканин - кісточки, м'які - дефекти яких замінюють. І, наприклад, для відновлення функцій артерій або жовчних каналів, ми використовуємо трубчасті системи.





Фото надана Томським політехнічним університетом / Сергієм Твердохлебовим, завідувачем лабораторії, в якому створюються бандажі, патчі та імпланти нового покоління Не хвилюйтеся. 1 мкм

Це середня товщина матриці волокна. Це 80 разів тонше, ніж людське волосся.

Існує кілька технологій створення матриць. Найпопулярніші з них - електроспінінг. Ні, це не рибальський стрижень. Це коли всередині установки десятки кілограмів електричної напруги впливають на розчин будь-якого біополімеру, таких як полілактична кислота або колаген.

В результаті надтонкі волокна біополімеру обприскують на підкладці – наприклад, на алюмінієвій фользі. Це обприскування може використовуватися як основа для майбутньої тканини, для формування яких потрібні тільки клітинки.

Проте минулого року ТПУ успішно протестував альтернативний метод виготовлення матриць – аеродинамічне утворення волокон. Ця технологія, заснована на застосуванні стисненої енергії газу, є більш ефективною, ніж електроспінінг, оскільки вона не вимагає високовольтного обладнання.

Боротьба з гербами Матрики можна надати різні властивості, в тому числі антибактеріальні. Це один спосіб виграти війну на проростках, які рано чи пізно успішно пристосовуються до нових препаратів.

до Сучасна фармакологічна галузь виробляє більш і більш потужні антибіотики, але збудники мутують так швидко, що через кілька років після виходу лікарських препаратів повністю використовуються для них. Це забіг зброї між нами і, здавалося б, неінтеллігенні одноклітинні організми, говорить Твердохлебов.

Разом з Федеральним медичним та біологічним агентством Томськ вчені створили матеріали на основі матриць, які мають величезну антимікробну активність.

до Це джерело матеріалу, який ми робимо тут в ТПУ, Євген Болбас показує мені прозору матрицю. - І ось матриці з наночастиками. Ви бачите, вони жовті, але вони також можуть бути сірими в залежності від яких штамів бактерій і вірусів, які вони зроблені проти. За великим рахунком, ви свідчуєте народження нового покоління клею!

Для початку боротьби з мікробами можна наситити антибіотиками. І можна застосувати тонке антисептичним покриттям. Наприклад, можливість срібла протистояти зараженню практично в античному Єгипті. Сама серія оксиду цинку. Ці речовини мають низьку токсичність, і більшість мікроорганізмів не стали стійкими до них. У поєднанні з матрицею є відмінним антисептичним.

, Україна



Фото надана Томським політехнічним університетом / Приклади імплантатів на основі металевої сітки каркасу та біорозкладної полімерної композиції «Так, ми ілюзії». Тепер кісточки. Якщо ви наносите фосфорно-кальційове покриття на матриці, ви отримаєте основу для різних імплантатів. У порівнянні з іноземними аналогами, наприклад, гідрогелами, вітчизняна матриця краще зберігає форму і поступово поглинається організмом, що вирішує проблему відхилення або заміни імплантатів у дітей.

Клітка, що встановлюється на структуру, яка має кальцій і фосфор у своєму складі, починає диференціювати, тобто грубо кажучи, перетворювати в кісткову тканину. Якщо клітка просто висаджується в страві для домашніх тварин, вона буде бездомним там, і тут, в матриці, вона знаходиться в правому будинку, з правим харчуванням, пояснює Твердохлебов.

Комплексні технології вчені намагаються описати якомога простіше:

до Що робити, щоб фарбувати стіни? Зануріть щітку в відрі і починайте змащування. Це те ж саме тут, просто спрей. Як ви спрей? Вам потрібно вдарити щось на матеріалі - він обприскується бомбардуванням його частинками в вакуумі. Виготовлені високочастотні поля, що вражають матеріал. Фарба від відра йде в щітку, а матеріал в нашій установці йде від цілей до плазми. А потім, якщо покласти спицю в плазмі, атомах і молекулах буде відкладено. І він формує плівку.

Для уточнення:

до Отже, для того, щоб фарба сплетіти, ми повинні кинути щось з силою в цей відро?

- Щось таке.

Рослинний завод має кругле вікно, схоже на підводне вікно. На металевій поверхні конструкції написано "карусель".

до Це дійсно схоже на карусель, пояснює Твердохлебов. В установці є планетарна осьова обертання спиць - це оптимальна траєкторія для обприскування.

- За допомогою цього спрею на імплантах ви дізналися про децективність організму?

до Так, ми ілюзії. Вивчивши модифікацію металів і перемістили до біорезорбованих матеріалів.

до Що означає?

- Всі наші кісточки розсмоктуються і відновлюють протягом життя. Якщо виникло поранення і в корпусі поміщається металевий імплант, такий великий праска розчиниться дуже довго, адже це не рідний елемент. З одного боку, це добре: вона буде тримати кістки разом і не буде розбити, але, з іншого боку, розчинення, вона може отрути навколишні тканини. Таке захворювання існує - металльоз. Коли запроваджено зовнішній матеріал, тіло починає боротися з ним. А замість того, щоб імплантувати матеріал, який буде біорезорбувати з часом, тобто розчинити. Кальцій фосфор не викликає електрохімічної корозії, плюс кальцію з фосфором змивається і йде для відновлення кісткової тканини. Таким чином, ми успішно робимо таке обприскування для спиць в апараті Ілізаров.





Фотосесія Томського політехнічного університету / Структура матриці під мікроскопом Робота з матрицею для культури клітин є глобальним трендом. Звичайно, стовбурові клітини в них також можуть бути вирощені, що означає, що в майбутньому, можливо, матриці будуть служити основою для створення нових органів людини. Але ми все ж повинні жити. І лікувати опіки і зробити менш травматичні імплантати за допомогою матриць.



P.S. І пам'ятаєте, просто змінивши наше споживання – разом ми змінюємо світ!



Приєднуйтесь до нас на Facebook і VKontakte, і ми також в Однокласниках

Джерело: kot.sh/statya/222/tomskie-matriksy