Международный коллектив ученых, в который вошли исследователи из Томского политехнического университета, разработал полимерный материал, сочетающий два важных для дальнейшего применения в медицинских имплантатах свойства. Полимер биоразлагаем и обладает улучшенными пьезоэлектрическими свойствами — производит электрический заряд, ускоряющий регенерацию тканей. Статья опубликована в журнале Nano Energy.
«Материалы с пьезоэлектрическими свойствами сегодня очень интересны для регенеративной медицины, потому что они могут производить электрический заряд без внешнего источника электрической энергии — скажем, если материал скрутить или деформировать другим образом. Электрические импульсы помогают стимулировать восстановление живых тканей, таких как костная или нервная, после травмы. Однако хорошие пьезоэлектрики, как правило, не биодеградируемые. Биодеградация — очень важное свойство для импланта: такой имплант не нужно извлекать после восстановления тканей, он просто распадается на безвредные составляющие. Нужно понимать, что извлечение — это новая операция, травмирование тканей и риск занесения инфекции», — говорит соавтор исследования Роман Чернозем.
По внешнему виду полученный материал напоминает ткань сероватого цвета. Эта волокнистая конструкция представляет собой основу — «скаффолд», а клетки заполняют ее, формируя новые ткани в месте травмы. Материал обладает очень хорошими пьезоэлектрическими свойствами, при этом он биодеградируемый. В мире таких полимеров — единицы. За основу ученые взяли доступный биоразлагаемый полимер поли-3-оксибитурат. В исходный полимерный раствор исследователи добавили нанохлопья восстановленного оксида графена. Эта добавка существенно изменила молекулярный состав и структуру полимера.
У полученных гибридных скаффолдов в 9,5 раза вырос электрический потенциал на поверхности и в 2,5 раза пьезоэлектрический отклик по сравнению с чистым немодифицированным полимером. Также впервые были изучены пьезоэлектрические свойства самого полимера на наноуровне. По словам авторов статьи, пьезоэлектрические свойства разработанных гибридных биоразлагаемых скаффолдов превосходят пьезоотклик костной ткани человека и коллагена.
«Материал перспективен для имплантатов в костно-тканевой инженерии, восстановления нервных и других жизненно важных типов тканей», — добавляет директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Андрей Холкин. Теперь ученые планируют исследовать, как новый материал взаимодействует с живыми клетками и тканями, чтобы в будущем его можно было использовать для изготовления биодеградируемых имплантатов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
