Ученые Томского политехнического университета в составе международного коллектива представили стратегию, которая позволяет тонко настраивать ключевые характеристики полимерных скаффолдов — каркасов для восстановления поврежденных тканей. Об этом сообщают в Минобрнауки РФ. Основное достижение заключается в значительном усилении пьезоэлектрического эффекта в биосовместимом полимере полигидроксибулате, который изначально обладает слабым откликом.
Решение было найдено во введении в состав материала кристаллов бета-глицина, что привело к увеличению среднего пьезоэлектрического коэффициента в 14 раз для образцов с максимальной концентрацией добавки. Глицин был выбран не случайно — это естественная для организма человека аминокислота, играющая критическую роль в синтезе белков, коллагена и восстановлении тканей, что гарантирует высокую биосовместимость конечного продукта.
Исследователям удалось не только улучшить пьезоэлектрические свойства, но и оптимизировать сам процесс производства скаффолдов методом электроспиннинга. Была отработана методика приготовления рабочих растворов полимера с глицином, что обеспечило получение волокон с заданной структурой и функциональностью. Помимо усиления пьезоэффекта, включение глицина изменило поверхность полимерных волокон, сделав ее более пористой и гидрофильной. Это повышает поверхностную энергию материала, что, как ожидается, улучшит клеточный отклик и приживаемость имплантата. Полученные каркасы способны генерировать электрические сигналы под механическим воздействием, например, от пульсации сосудов или движения тела, обеспечивая тем самым контролируемую электростимуляцию тканей.
Данная разработка предлагает универсальный инструмент для управления целым комплексом свойств материала — от химического состава и морфологии поверхности до пьезоэлектрического отклика. Усиленные глицином скаффолды перспективны для создания нового поколения медицинских изделий: костных имплантатов, кондуитов для восстановления нервов и раневых покрытий. В перспективе ученые планируют наделить материал дополнительными функциями, такими как антибактериальный и антиоксидантный эффект, управляемый внешними физическими стимулами — магнитным полем или инфракрасным излучением.
Ранее ученые представили полный цикл создания отечественных костных имплантатов.
