Материалы для 3D-печати человеческих тканей создали в ННГУ
Ученые Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (ННГУ) создали инновационные материалы для 3D-печати человеческих тканей. Основой для биосовместимого композита послужили природный полимер хитозан и широко используемый в 3D-печати термопластик поликапролактон. Полученный материал может подойти для биопринтинга кожи, кровеносных сосудов и других тканей. Он обладает необходимой термопластичностью для печати, способствует регенерации поврежденных участков, а после выполнения своей функции безопасно разлагается и выводится из организма.
Исследование выполнено учеными кафедры высокомолекулярных соединений и коллоидной химии химического факультета ННГУ совместно с Институтом биологии и биомедицины. Оно развивает предыдущие наработки по связыванию хитозана с другим материалом для 3D-печати — полилактидом.
«Полимеры, которые входят в состав нашего блок-сополимера, как хитозан, так и поликапролактон, являются биосовместимыми. Но поликапролактон — гидрофобный полимер, поэтому клетки не так хорошо прикрепляются на его поверхности. Так что мы совмещаем его с хитозаном, гидрофильным полимером, активно применяющимся в различных медицинских изделиях, таких как раневые покрытия и так далее. И в этом была цель нашего исследования», — объяснил корреспонденту «Научной России» один из авторов исследования, научный сотрудник кафедры высокомолекулярных соединений и коллоидной химии химического факультета ННГУ Иван Родионович Леднев.
Ученые подчеркивают, что, варьируя соотношение полимеров в составе, можно получать материалы для самых разных типов тканей — от биопластырей до искусственной ткани легких. В перспективе технология может стать альтернативой даже титановым пластинам при сложных переломах, где восстановление тканевых контактов наиболее затруднено, предлагая гибкие и прочные имплантаты.
«Мы исследовали наш материал на фибробластах, то есть клетках соединительной ткани, коже. Однако, учитывая, что в перспективе мы хотим обеспечивать регенерацию в том числе костной ткани и других, необходимо наполнение минеральным, неорганическим компонентом. Это гидроксиапатит, фосфатная керамика и так далее. Мы планируем наполнять наш сополимер такими компонентами, чтобы имитировать состав кости для успешной ее регенерации. Эта работа будет запущена со следующего учебного года», — подчеркнул ученый.
Технология получила патент в 2024 г. при поддержке Центра трансфера технологий Университета Лобачевского. Работа ведется при финансовой поддержке гранта РНФ № 23-13-00342 «Биосовместимые биодеградируемые материалы на основе полисахаридов и коллагена с бактерицидными свойствами для тканевой инженерии».
«Реакция получения сополимера происходит в растворителе. Максимальная доля сополимера в растворителе 9-10%, то есть у нас 90% массы это растворитель. На данный момент мы просто высушиваем наш раствор, удаляем растворитель и не можем его регенерировать. Мы, по факту, теряем растворитель. Чтобы сократить расходы, мы хотим внедрить технологию, при которой мы осаждаем в какой-то не смешивающийся растворитель (осадитель) наш раствор, чтобы полимер в нем осел, мы его отделили, а раствор регенерировали бы, использовали вновь», — рассказал о планах на будущее И.Р. Леднев.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
Фото предоставлено пресс-службой ННГУ им. Н.И. Лобачевского
Корреспондент: Никита Ланской