Ученые создали новый полимер для имплантатов, ускоряющий регенерацию тканей
Полимерный биоразлагаемый материал с улучшенными пьезоэлектрическими свойствами для изготовления медицинских имплантатов разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Университета Авейру (Португалия) и нескольких других зарубежных университетов, 22 сентября сообщает пресс-служба ТПУ.
Улучшенные пьезоэлектрические свойства нового материала были получены с помощью добавки в основу — биоразлагаемый полимер поли-3-оксибитурат — хлопьев двумерного восстановленного оксида графена, что существенно изменило молекулярный состав и структуру полимера. Производимый электрический заряд ускоряет регенерацию тканей.
Научный сотрудник международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Чернозем рассказывает: «Материалы с пьезоэлектрическими свойствами сегодня очень интересны для регенеративной медицины, потому что они могут производить электрический заряд без внешнего источника электрической энергии — скажем, если материал скрутить или деформировать другим образом. Электрические импульсы помогают стимулировать восстановление живых тканей, таких как костная или нервная, после травмы. Однако хорошие пьезоэлектрики, как правило, не биодеградируемые».
Имплант из нового материала после регенерации костной ткани постепенно разлагается на нетоксичные составляющие, не требуя извлечения, то есть новой травмы для пациента, несущей риск занесения инфекции.
Полученный учеными материал по виду похож на сероватую ткань. Такая волокнистая конструкция имитирует «строительные леса» и называется «скэффолд». В процессе регенерации клетки организма ее заполняют, формируя в месте травмы новую ткань.
У созданных гибридных скэффолдов по сравнению с немодифицированным полимером электрический заряд (потенциал) на поверхности вырос в 9,5 раза, а пьезоэлектрический отклик на деформацию — в 2,5 раза.
Исследователями впервые были изучены на наноуровне пьезоэлектрические свойства самого полимера. Они, по словам исследователей, превосходят пьезоотклик костной ткани человека и коллагена. Как заявил директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Андрей Холкин, «материал перспективен для имплантатов в костно-тканевой инженерии, восстановления нервных и других жизненно важных типов тканей».
Результаты своих исследований разработчики нового материала опубликовали в журнале Nano Energy (IF: 17,881; Q1).
