В России разработали универсальные биосовместимые матрицы для медицины
Ученые СКФУ разработали недорогую технологию получения универсальных биосовместимых матриц с уникальным уровнем влагоемкости, которые позволяют размножаться клеткам костной и мягких тканей. По мнению авторов, разработка может применяться в клеточных технологиях, тканевой инженерии и хирургии. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Biological Macromolecules.
Сегодня одна из наиболее актуальных проблем медицины – восстановление органов и тканей, поврежденных в результате травм или патологий, отмечают ученые Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ). По их словам, исследователи во всем мире создают новые материалы и технологии конструирования биосовместимых матриц для лечения пациентов. Используемые для этих задач материалы должны обладать безопасностью и высоким уровнем биосовместимости, что обусловлено постоянным контактом с живыми клетками.
Для своих исследований ученые СКФУ выбрали бактериальную целлюлозу, которая по своим уникальным физико-химическим свойствам относится к частично биодеградируемым веществам и сохраняет основную структуру, обладая при этом высоким уровнем биосовместимости.«
"Мы разработали простую и эффективную технологию получения матриц на основе бактериальной целлюлозы модифицированной желатином. Она включает в себя все этапы, начиная с выращивания продуцента, очистки целлюлозы, ее модификации и заканчивая конструированием матриц", – рассказал ведущий научный сотрудник медико-биологического факультета СКФУ Игорь Ржепаковский.
По его словам, помимо биосовместимости, подобные матрицы должны обладать высоким уровнем влагоемкости и пористости с преобладанием открытых пор. Научной группе удалось решить эту задачу.
«Полученные биосовместимые матрицы приобрели уникальные свойства: высокий уровень влагоемкости (больше 5000%) и размер пор, который позволяет размножаться и дифференцироваться клеткам как мягких тканей, так и костной ткани. Важно отметить, что продукты гидролиза желатина стимулируют развитие кровеносных сосудов в регенератах тканей, что также приводит к ускоренному их восстановлению», – пояснил Ржепаковский.
Разработанные матрицы в перспективе могут использоваться в клеточных технологиях, тканевой инженерии и хирургии. Однако до внедрения в медицинскую практику ученым предстоит провести масштабирование технологий, доклинические и клинические исследования.
По мнению авторов, разработка сможет применяться при выращивании продуцентов бактериальной целлюлозы, при ее очистке и при конструировании матриц на ее основе.
В ходе научной работы применялись световая и электронная микроскопия, спектрофотометрия, инфракрасная спектроскопия, рентгеноструктурный анализ и рентгеновская микротомография. При изучении безопасности и биосовместимости были применены клеточные технологии и проведены эксперименты на лабораторных животных.
В будущем ученые планируют изучить возможности использования полученного материала для целенаправленного восстановления различных тканей.
Исследование проведено при финансовой поддержке Российского научного фонда и в рамках стратегического проекта СКФУ по программе «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».