Уникальнейшая разработка наших ученых - матриксы Страница 1 из 2

Мягкая титановая сетка имплантата для восстановления костей лица и черепа  /  Фото предоставлено Томским политехническим университетом. В Томском политехническом университете на основе матриксов — инкубаторов для выращивания клеток — создают уникальные материалы для регенерации организма.



«Клетка как ребенок: ей нужен дом»

— Я мечтаю создать современный центр клеточных технологий, — признается доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики Томского политеха Сергей Твердохлебов.

За последние пять лет он с коллегами открыл четыре новых лаборатории. Одна из них — лаборатория гибридных биосовместимых материалов Томского политехнического университета.

В специальной установке, разработанной здесь же, сейчас происходит чудо — рождаются матриксы. Это универсальная основа для создания бинтов, пластырей и имплантатов нового поколения. Они представляют собой пористые структуры, образованные переплетением ультратонких волокон.

Научный сотрудник лаборатории Евгений Больбасов поднимает пинцетом полупрозрачную тряпочку — это матрикс, пропитанный раствором из клеток, белков и липидов.

— Это материал для регенерации кожных покровов. Он нужен, если поврежден большой участок кожи — например, ожогами. Матрикс накладывается на это место и фиксируется повязкой, — рассказывает Больбасов. — Постепенно там вырастают клетки, нужные тканям для восстановления. Сам материал со временем деградирует и замещается кожей человека.

— Матриксы — это своеобразные инкубаторы. Клетка как ребенок: ей нужны дом, питание, и тогда мы получим то, что хотим, — говорит руководитель лаборатории Сергей Твердохлебов. — Мы используем различные материалы: металлы, полимеры, керамику. И делаем разные типы матриксов в зависимости от тканей — костных, мягких, — дефекты которых замещаем. А, например, для восстановления функций артерий или желчных протоков применяем трубчатые системы.





Фото предоставлено Томским политехническим университетом  /  Сергей Твердохлебов — руководитель лаборатории, в которой создают бинты, пластыри и имплантаты нового поколения

Обойтись без напряжения

1 мкм

Такова средняя толщина волокна матрикса. Это в 80 раз тоньше человеческого волоса.

Существует несколько технологий создания матриксов. Самая популярная из них — электроспиннинг. Нет, это не удочка для рыбалки. Это когда в внутри установки десятки киловольт электрического напряжения воздействуют на раствор какого-либо биополимера, например полимолочной кислоты или коллагена.

В результате ультратонкие волокна биополимера напыляются на подложку — допустим, на алюминиевую фольгу. Это напыление может быть использовано как основа будущей ткани, для формирования которой не хватает только клеток.

Однако в прошлом году в ТПУ успешно опробовали альтернативный метод изготовления матриксов — аэродинамическое формирование волокон. Эта технология, основанная на применении энергии сжатого газа, эффективнее электроспиннинга, поскольку не требует высоковольтного оборудования.

Борьба с микробами

Матриксам можно придавать различные свойства, в том числе антибактериальные. Это один из способов победить в войне с микробами, которые рано или поздно успешно адаптируются к новым лекарствам.

— Современная фармакологическая промышленность производит всё более сильные антибиотики, но патогены мутируют настолько быстро, что через несколько лет после выпуска препаратов полностью к ним привыкают. Это гонка вооружений между нами и, казалось бы, неразумными одноклеточными организмами, — говорит Твердохлебов.

Вместе с Федеральным медико-биологическим агентством томские ученые создали на основе матриксов материалы, которые обладают колоссальной антимикробной активностью.

— Это исходный материал, который мы делаем здесь, в ТПУ, — Евгений Больбас показывает мне прозрачный матрикс. — А здесь матриксы с наночастицами. Видите, они желтые, но могут быть и серыми в зависимости от того, против каких штаммов бактерий и вирусов их создали. По большому счету вы являетесь свидетелем рождения лейкопластыря нового поколения!

Чтобы матрикс начал бороться с микробами, можно насытить его антибиотиками. А можно нанести тонкое антисептическое покрытие. Например, способность серебра противостоять инфекции использовали чуть ли не в Древнем Египте. Из той же серии оксид цинка. Данные вещества обладают низкой токсичностью, при этом большинство микроорганизмов так и не приобрело устойчивости к ним. В сочетании с матриксом отличный антисептик.

  • 48
  • 20/09/2016


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое