Химики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 создали технологию 3D-печати имплантатов из наночастиц
Коллектив ученых из Санкт-Петербургского университета, Института высокомолекулярных соединений РАН и Университета Ганновера разработал новую технологию 3D-печати материалов для тканевой инженерии путем фотосшивания наночастиц. Разработка позволит выйти на новый уровень имплантирования.
Исследование опубликовано в?Polymers.
Современная тканевая инженерия позволяет восстанавливать достаточно большие дефекты различных тканей человека?— мышечной, нервной, соединительной и?других. Для этого применяются имплантаты на?основе комбинаций стволовых клеток из?тканей пациента и?специальных материалов, необходимых для обеспечения трехмерного роста клеток. Точный подбор этих элементов для конкретного пациента позволяет достичь высокой биосовместимости имплантатов с?человеческим телом и?использовать их?для замещения участков поврежденной ткани, а?иногда даже для внутренних органов. 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, используемые для создания подобных индивидуальных имплантатов, называются скаффолды (от?англ. scaffold?— строительные леса). На?скаффолде располагают биологический материал: клетки и?специальные биомолекулы?— белки или пептиды, способствующие прикреплению, размножению и?функционированию клеток). Таким образом, клетки на?скаффолде, как рабочие на?строительных лесах, воспроизводят полноценную живую ткань человеческого тела и?замещают ей?поврежденную.
Мы?использовали суспензии наночастиц и?с?их?помощью напечатали скаффолды на?3D-принтере. Испытания на?клетках in?vitro показали достаточную механическую прочность этих материалов, а?также их?биосовместимость
Руководитель лаборатории биоматериалов 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, доцент 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 (кафедра медицинской химии) Виктор Коржиков-Влах
Как рассказал эксперт, главное преимущество использования наночастиц в?том, что они, в?отличие от?массивных материалов, применяемых в?трансплантологии, позволяют создавать структуры, подражающие сложноорганизованным биологическим тканям. Такие материалы необходимо использовать, когда структура имплантата должна быть неоднородна, как, например, человеческая кость, имеющая жесткую внешнюю и?пористую внутреннюю структуру. Другой пример?— контакты костной и?хрящевой ткани, требующие восстановления после травмы.
Исследование выполнено с?использованием инфраструктуры ресурсных центров Научного парка 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入: ?Магнитно-резонансные методы исследования?, ?Методы анализа состава вещества?, ?Развитие молекулярных и?клеточных технологий?, междисциплинарного ресурсного центра по?направлению ?Нанотехнологии?. Отметим, что сегодня в?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 активно развивается направление разработки биоэлектронных протезов. Так, в?конце 2022 года ученые Университета разработали новые нейронные имплантаты без металлов в?составе.
Наноконструкторы живых тканей: как на?3D-принтере печатают органы?
В?качестве ?чернил? для 3D-печати скаффолдов химики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 использовали наночастицы на?основе полимолочной кислоты, представляющей собой биоразлагаемый полимер, а?также нанокристаллической целлюлозы. Объединить частицы в?трехмерные структуры стало возможно за?счет реакции фотосшивания?— специального процесса образования ковалентных связей (так называемых сшивок) между частицами при облучении их?ультрафиолетом.
По?словам авторов исследования, ?чернилами? также могут быть суспензии различных наночастиц, обладающих разной жесткостью, с?применением нескольких печатающих головок 3D-принтера?— это позволит создавать скаффолды, обладающие градиентом механических свойств. Кроме того, частицы можно модифицировать биологическими компонентами, которые будут распределяться в?пространстве скаффолда при 3D-печати, таким образом создавая основу для формирования, например, кровеносных сосудов или межтканевых контактов.