В «Сириусе» создают синтетические полимеры, имитирующие ткани человека
На первой федеральной территории разрабатывают новые полимерные материалы для биомедицинского применения, в том числе для имитации мягких тканей человека. До сих пор речь шла только о жестких имплантах для замены костей. Теперь российские ученые планируют создать аналоги для кожи, соединительной ткани, сосудов, сердца и других органов.
«Это не только импланты. Это и такие матриксы для заживления ран, ожогов, заполнения внутренних полостей», — объясняет профессор Дмитрий Иванов, возглавляющий направление «Биоматериалы» в Научном центре генетики и наук о жизни Университета «Сириус».
Профессор Дмитрий Иванов
Фото: Пресс-служба «Сириуса»
По его словам, подобных мягких полимеров в природе нет, но их можно сделать в лабораторных условиях. В том числе и для этой цели в «Сириусе» разработали систему создания клейких материалов, чувствительных к давлению и с контролируемой величиной сцепления. Ранее считалось, что настолько тонкая настройка свойств клейкости полимера невозможна. Система позволит получить клеящие материалы, устойчивые к растворителям и ультрафиолету. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Applied Materials & Interfaces.
Адгезив — вещество, способное соединять материалы путем поверхностного сцепления. Оно может быть природным и синтетическим, а скрепляющее действие основано на создании физических или химических связей между ним и поверхностями соединяемых материалов. Основная проблема использующихся сегодня адгезивов — в них высока концентрация добавок. С одной стороны, они придают полимерному слою необходимые свойства клейкости, с другой — делают его недолговечным. Кроме того, для биомедицинского применения нежелательно использовать выщелачивающиеся вещества.
Вот почему ученые «Сириуса» предложили совершенно новый подход к дизайну таких материалов. Удалось получить вещества, не содержащие вообще никаких добавок, а тонкая настройка свойств клейкости у них производится только за счет выбора химической структуры полимера, имеющего сложное разветвленное строение.
Современное лабораторное оборудование Университета «Сириус» позволяет создавать прорывные разработки
Фото: Пресс-служба «Сириуса»
«Разработанные нами системы позволяют варьировать свойства клейкости в очень широком диапазоне: величину работы адгезии можно контролируемо изменять в 10 тысяч раз! Кроме того, данные полимеры можно формовать при повышенной температуре, чтобы делать на их основе изделия заданной геометрии. Структура разработанных систем позволяет снизить вязкость расплава для возможности 3D-печати конечных изделий», — поясняет Дмитрий Иванов.
В команде проекта специалисты разных научных направлений
Фото: Пресс-служба «Сириуса»
В новом подходе предполагается использование щеточной архитектуры сополимеров - когда на основную полимерную цепь привиты боковые цепочки. Они позволяют целенаправленно управлять механическими свойствами материала, например, модулем упругости и работой адгезии. Благодаря использованию таких архитектур могут быть получены принципиально новые вещества. Они будут значительно устойчивы к растворителям, ультрафиолетовому излучению. Ранее считалось, что для клеев это практически невозможно.
Работа ведется в рамках гранта Российского научного фонда по развитию новых адаптивных биомиметических материалов для биомедицины. Ученым предстоит изучить фундаментальные корреляции химической структуры с физическими и биологическими свойствами каждой из систем. Это необходимо для оценки перспектив их биомедицинского примечания полученных материалов.
