Исследователи госуниверситета им. Ломоносова разработали метод создания мягких полимеров, воспроизводящих ткани живого организма. С их помощью можно замещать кожу, мышцы, кровеносные сосуды и костные хрящи. Такие полимеры необходимы в биомедицине и пластической хирургии, сообщают «Известия».
Свойства нужного имплантата программируются по индивидуальным параметрам. Профессор Дмитрий Иванов, заведующий лабораторией инженерного материаловедения МГУ, пояснил, что теперь возможно создание веществ с необходимыми механическими свойствами, которые воспроизводят отклик на нагрузку и движение, подобно живым органам. «Полимеры с заданными свойствами имеют сложную архитектуру. В их основе длинная цепь, к которой привиты молекулярные «ворсиночки» или разветвления. Варьируя их длину и густоту, можно вести тонкую настройку механических свойств полученного материала. Также можно задать другие полезные свойства. Например, цветность или липучесть, — объяснил новизну разработки ученый.
Полученные молекулы могут самоорганизовываться и, соединяясь, собираться в своеобразные «узелки». Такие «узелки» задают механические свойства материала. «Мы можем, не меняя материала, а только корректируя длину «ворсиночек», подогнать свойства искусственных полимеров к любому органу в теле человека», — рассказал Дмитрий Иванов.
Из «узелков», связанных друг с другом мягкими разветвленными цепочками, создается матрикс — единая структура. Она обладает упруго-эластичными свойствами, способностью выдерживать большие деформации. Ученые могут получать полимер с самыми разными свойствами, объединяя мягкость гидрогеля и прочность коллагена.
Пока сложность в применении технологии состоит в большой стоимости синтеза новых полимеров. Для их создания используется дорогостоящее оборудование, закупленное по программе мегагрантов. «Сейчас в кооперации с международным коллективом, включающим ученых из Франции и США, была создана база полимеров со свойствами, аналогичными живым тканям, и были проработаны способы получения этих полимеров. В дальнейшем можно будет задействовать искусственный интеллект для облегчения процесса подбора материалов», — рассказал Дмитрий Иванов. По мере развития технологии на микрообразце можно будет измерять механические свойства человеческих тканей и синтезировать целенаправленно полимер для персонализированного имплантата, полагает ученый.
Новые материалы исследователи проверили во время биологических испытаний, подтвердив их биосовместимость с живыми тканями. В дальнейшем будут созданы прототипы медизделий. Ученые также считают, что необходимо уделять внимание чистоте полученного материала, чтобы в дальнейшем избежать осложнений в организме пациента.
«Сейчас технологии создания аналогов живых тканей на базе синтетических полимерных материалов активно развиваются. Вместе с тем существуют альтернативы. Например, на основе гидрогелей или 3D-биопечати, — рассказал Алексей Салимон, старший преподаватель центра цифрового конструирования Сколковского института науки и технологий. По его мнению, развитие разных методов и направлений, позволяет подбирать для пациента оптимальную методику.
На базе новых материалов с заданными свойствами, считают ученые, возможно создание устройств, которые помогут при восстановлении после переломов и растяжений. Кроме того, они могут стать основой для создания искусственных внутренних органов, чтобы выращивать на них живые клеточные структуры. А также подобные полимеры пригодятся в мягкой робототехнике для изготовления сложных манипуляторов, подобных человеческим рукам. Также их применением можно создавать мягкие экзоскелеты, помогающие пациенту увеличить физические способности.
Ранее «ФармМедПром» писал, что ученые РХТУ им. Менделеева разработали комплекс инновацийдля восстановления утраченной в ходе операции часть печени. На место удаленной части органа устанавливается клеточный каркас из аэрогеля из биополимеров, укоторый стимулирует рост новых клеток печени и способствует ее более быстрой регенерации.
