Ученые создали полимер, который принимает форму заданного органа внутри тела

Ученые Университета МИСИС разработали биоподобные аналоги живых тканей, которые вводятся внутрь тела и принимают там заданную форму для реконструкции или лечения пораженного органа, пишут «Известия».

Специалисты университета разработали полимеры с эффектом памяти формы. Это материалы, которые «запоминают» первоначальный облик, в сжатом виде вводятся в организм и там восстанавливают свое исходное состояние. Такие свойства позволят лечить внутренние органы без значительного повреждения кожи и других тканей. Новые материалы созданы на основе хорошо известного в медицине полиактида — биосовместимого материала, обладающего свойствами биоразложения. Его обычно используют в нитях для сшивания ран и протезов внутренних органов.

Ученые модифицировали полиактид таким образом, что он получил свойства после сжатия восстанавливать заданную форму. «Этот эффект обусловлен структурой модифицированного материала. В частности, в полимере молекулярные цепочки могут содержать мягкие и жесткие сегменты. Они одинаковы при обычных условиях, но по-разному ведут себя при их изменении, — пояснила Полина Ковалева, инженер Научно-образовательного центра биомедицинской инженерии Университета МИСИС. Она пояснила, что мягкие сегменты при нагревании становятся вязкими и текучими и легко деформируются. После их охлаждения специалисты фиксируют нужную форму, а при последующем нагревании мягкие сегменты восстанавливают заданную форму. «Наша разработка — это нетканый волокнистый материал. Внешне он похож на «ватку» или «бумажку» и состоит из множества слоев волокон. Такую структуру можно сжать, зафиксировать и в уменьшенном виде поместить внутрь организма. Заняв нужную позицию, имплантат под воздействием температуры тела самостоятельно восстановит первоначально заданную форму и станет частью конструкции внутреннего органа», — объяснила специалист.

Полимеры с эффектом памяти, по сравнению с аналогичными металлическими материалами, имеют важные преимущества. Ими легче управлять и задавать необходимые изменения. Подобные полимеры, выполнив свою функцию в организме, саморазрушаются.

По словам Полины Ковалевой, свойства предложенных учеными материалов сродни матриксу —  межклеточному волокнистому веществу. Это позволяет их применять в тканевой инженерии: наполнять живыми клетками и выращивать ткани или фрагменты внутренних органов со сложной геометрией. «Мы заселяем заготовку в плоском виде, а потом внутри тела активируем память формы, чтобы конструкция приняла правильный облик», — объяснила она.

Еще одна область применени — доставка лекарственных веществ внутрь организма. Также к волокнам полимера можно химически привязать белки, чтобы, переместив в нужное место, запускать там регенеративные функции. Кроме того, исследователи создали пленку с эффектом памяти формы. При подкожном воспалении ее можно пропитать лекарством и через микропроколы переместить к поврежденным тканям. Там она развернется по площади воспаления и окажет лечебное воздействие. Полимеры с эффектом памяти формы, считают исследователи, также могут быть использованы в лицевой хирургии на малых пространствах. Таким образом, считают ученые, вариантов применения предложенной технологии множество, все зависит от запросов профессионального сообщества.

Преимущества материалов на основе полиактида — их относительная дешевизна, что предоставляет широкое поле для применения.  Тем не менее, по словам Альберта Ризванова, директора Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета, исследование пока находится на концептуальном этапе. Для внедрения в медицинскую практику потребуются значительные усилия. 

В мае 2023 года ученые РНХЦ им. Петровского сообщили о работе над биоразлагаемым каркасом протеза для пациентов с расслоением аорты. Летом этого же года сотрудники Курчатовского института совместно с РНЦХ создали первые образцы полимерных имплантатов — биоразлагаемых спинальных кейджей.

Применение биоразлагаемых материалов для протезов и медизделий облегчит процесс заживления и снизит риск возникновения побочных явлений у пациентов.