Способ модификации биополимеров для тканевой инженерии, обеспечивающий улучшение механических свойств и эффект памяти формы материала, разработала команда исследователей Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Томского политехнического университета (ТПУ), 9 декабря сообщает пресс-служба НИТУ МИСиС.

Ученые предложили для улучшения функциональных характеристик материала добавлять в него небольшое количество частиц восстановленного оксида графена. Результаты исследования ученые представили в статье «Эффект памяти формы в гибридных полимерных каркасах на основе полилактида, функционализированных восстановленным оксидом графена, для тканевой инженерии», опубликованной в European Polymer Journal.

Разработчики надеются, что новый материал будет востребован в биоинженерии для регенерации мягких тканей, таких как нервная ткань и кожные покровы.

Применение биополимеров в медицине в настоящее время широко распространено. Основными требованиями для таких материалов являются биосовместимость и биодеградация.

Материалы, используемые для создания полимерных скаффолдов (каркасов) — основы, матрикса для клеток, применяемых в реконструктивной хирургии, должны, кроме вышеперечисленных свойств, обладать необходимыми биомеханическими свойствами, развитой микроструктурой и способствовать процессу регенерации тканей.

Всеми такими свойствами обладают поликапролактон и полилактид, причем последний имеет еще и ярко выраженный эффект памяти формы (ЭПФ), что помогает в адаптации медицинских конструкций и самоустановке имплантатов.

Команда исследователей НОЦ биомедицинской инженерии МИСиС и ТПУ с целью улучшения характеристик скаффолдов добавили в материал, представляющий собой комбинацию полилактида и поликапролактона, частицы восстановленного оксида графена, обладающие большой электро- и теплопроводностью.

Соавтор работы, сотрудник НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСиС Полина Ковалева рассказала о выполненном исследовании:

«В данной работе были изучены структура, тепловые и механические свойства, а также эффект памяти формы из полилактида и поликапролактона (PLA-PCL) с различным содержанием электропроводящих частиц восстановленного оксида графена (rGO). Пористые волокнистые материалы создавались методом электроспиннинга».

Испытания гибридных каркасов показали, что добавка rGO повысила степень кристалличности полимерной матрицы, а при увеличении количества частиц улучшались механические свойства каркасов. Так, при содержании 1,5 масс.% rGO в два раза увеличился предел прочности при растяжении относительно скаффолдов без частиц.

Кроме того, при активации ЭПФ высокая теплопроводность частиц rGO способствовала размягчению полимерной матрицы, вызывая релаксацию перед восстановлением формы, пояснила Ковалева.

Разработчики считают, что разработанные ими модифицированные материалы найдут применение в тканевой инженерии для имплантации мягких тканей, при этом программируемый эффект памяти формы будет обеспечивать самоустановку, усадку или же, наоборот, разворачивание скаффолдов в организме.

Однако окончательные рекомендации по использованию нового материала для конкретных тканей — нервной или кожных покровов, потребуют предварительного проведения множества исследований и испытаний.