Ученые усовершенствовали полимерные материалы для восстановления тканей

Newswise – Ученые из Балтийского федерального университета вместе со своими коллегами усовершенствовали биосовместимый и биоразлагаемый полимер под названием поликапролактон таким образом, что человеческие клетки охотно прилипают к его поверхности и делятся на ее поверхности. В результате это вещество можно использовать в регенеративной терапии для восстановления поврежденных тканей и выращивания новых тканей. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале «Полимеры».

Для современной регенеративной терапии требуются материалы, которые позволяют человеческим тканям быстро восстанавливаться после травм, таких как сильные ожоги. Поликапролактон является биоразлагаемым полимером, но имеет слабые стороны, например, гидрофобность. Более того, ему не хватает жизнедеятельности. Другими словами, он не содержит специфических сайтов связывания клеток, обеспечивающих прикрепление, миграцию, деление и дифференцировку клеток.

Мы можем усилить поликапролактон, добавив к нему аминогруппы — небольшие азотсодержащие группы атомов, которые распознаются клетками. Исследования показали, что он также увеличивает гидрофобность или смачиваемость, способствует прикреплению клеток и снижает вероятность воспаления при установке медицинских имплантатов из поликапролактона.

До этого ученые Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта (Калининград) совместно с коллегами из Института цитологии РАН (Санкт-Петербург), Института экспериментальной медицины (Санкт-Петербург), Института больших молекулярных соединений РАН (Санкт-Петербург), Институт технической физики им. Иоффе (Санкт-Петербург) Использование аргинина в качестве источника аминогрупп для модификации поликапролактона. Эта аминокислота содержит максимальное количество атомов азота в таких соединениях, поэтому для модификации полимера требуется относительно небольшое количество.

В новом исследовании авторы исследовали, как условия, при которых аминогруппа присоединяется к полимеру (температура и количество аргинина), влияют на получаемые качества поликапролактоновой пленки. Исследования показали, что нагрев до 40-50°С и высокие концентрации аргинина позволяют получить вещество, которое больше других реагирует с водой. Кроме того, эти образцы оказались самыми прочными – они имели предел прочности в 2 раза выше, чем у чистого поликапролактона.

Затем авторы культивировали клетки мезенхимальной ткани человека на образцах поликапролактона в различных модифицированных условиях. Эксперимент показал, что их способность прикрепляться была прямо пропорциональна количеству аргинина, использованного при обработке.

“В результате были определены оптимальные условия для связывания поликапролактона с аминогруппами, что позволяет клеткам успешно закрепляться на своей поверхности и, таким образом, размножаться.– говорит Ольга Москалюк, кандидат технических наук, доцент, заведующая лабораторией полимеров и композиционных материалов «Умный текстиль» Балтийского федерального университета им. И. Канта.

“Представленный нами метод поможет значительно усовершенствовать материалы регенеративной медицины и расширить область их применения.— говорит Юлия Нашикина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Центра клеточных технологий Института цитологии РАН.