Вчені томського політехнічного університету спільно з колегами з університету авейру (португалія) і ряду інших зарубіжних університетів розробили полімерний матеріал, що поєднує відразу дві властивості, важливих для подальшого застосування в медичних імплантатах. Він одночасно і біорозкладаний, тобто здатний з часом розчинятися в організмі людини, і володіє поліпшеними п’єзоелектричними властивостями — виробляє електричний заряд, що прискорює регенерацію тканин.
Поліпшити п’єзоелектричні властивості матеріалу вдалося за рахунок «домішки» з пластівців двовимірного відновленого оксиду графену. Результати дослідження опубліковані в журналі nano energy (if: 17,881; q1), робота підтримана мегагрантом російського уряду.
«матеріали з п’єзоелектричними властивостями сьогодні дуже цікаві для регенеративної медицини, тому що вони можуть виробляти електричний заряд без зовнішнього джерела електричної енергії — скажімо, якщо матеріал скрутити або деформувати іншим чином. Електричні імпульси допомагають стимулювати відновлення живих тканин, таких як кісткова або нервова, після травми. Однак хороші п’єзоелектрики, як правило, не біодеградіруемие. Біодеградація-дуже важлива властивість для імплантату: такий імплант не потрібно витягувати після відновлення тканин, він просто розпадається на нешкідливі складові. Потрібно розуміти, що витяг — це нова операція, травмування тканин і ризик занесення інфекції», — говорить один з авторів статті, науковий співробітник міжнародного науково-дослідного центру «п’єзо — і магнітоелектричні матеріали» тпу роман чорнозем.
За зовнішнім виглядом отриманий матеріал нагадує тканину сіруватого кольору. Ця волокниста конструкція імітує «будівельні ліси «і називається»скеффолд». Клітини буквально заповнюють її, формуючи нові тканини в місці травми.
» нам вдалося зробити матеріал з дуже хорошими п’єзоелектричними властивостями, при цьому біодеградіруемий. У світі таких полімерів-поодинокі найменування, — пояснює директор дослідницького центру «фізичне матеріалознавство і композитні матеріали» тпу роман сурменьов. — за основу ми взяли доступний біорозкладаний полімер полі-3-оксибітурат, з яким раніше вже працювали. У вихідний полімерний розчин додали нанохлопья відновленого оксиду графену. Ця добавка, як ми і прогнозували, істотно змінила молекулярний склад і структуру полімеру».
У отриманих гібридних скеффолдов в 9,5 рази виріс електричний заряд (потенціал) на поверхні і в 2,5 рази п’єзоелектричний відгук в порівнянні з чистим немодифікованим полімером. Також вперше були вивчені п’єзоелектричні властивості самого полімеру на нанорівні. За словами авторів статті, п’єзоелектричні властивості розроблених гібридних біорозкладаних скеффолдів перевершують п’єзоотклік кісткової тканини людини і колагену.
Надалі вчені мають намір дослідити, як новий матеріал взаємодіє з живими клітинами і тканинами, щоб в перспективі його можна було використовувати для виготовлення біодеградіруемих імплантатів найширшого спектру застосувань.
«матеріал перспективний для імплантатів в кістково-тканинній інженерії, відновлення нервових та інших життєво важливих типів тканин», — додає директор міжнародного науково-дослідного центру «п’єзо — і магнітоелектричні матеріали» тпу андрій холкін.
23.09.2021
