Разработка научных основ синтеза новых композитных материалов биомедицинского назначения

В последнее время наблюдается тенденция к использованию нанотехнологических приемов и подходов для разработки новых материалов биомедицинского назначения,  прежде всего – полимерных, и их привлечения для решения широчайшего круга задач: формирования синтетических заменителей отдельных тканей и органов, различных мембранных систем (например, для диализа), хирургических нитей и раневых покрытий, скаффолдов для клеточной инженерии, материалов для офтальмологии и т.д.

Проект ученых Института высокомолекулярных соединений Российской академии наук (ИВС РАН) «Полимер-неорганические композитные материалы биомедицинского назначения, содержащие ансамбли наночастиц-наполнителей, включающих наночастицы диоксида церия» направлен на разработку научных основ синтеза группы новых нанокомпозитных материалов для медицины. Работа поддержана Российским научным фондом (грант 22-13-00068).

В публикациях, посвященных медицинским применениям наноразмерного оксида церия (СеО₂), как индивидуального материала, показаны перспективы его использования для борьбы с раковыми заболеваниями, для восстановления дефектов костной ткани, а также для стимулирования заживления ран и ожогов, как регулятора свободных радикалов в биологических системах и т.д. Эти данные позволяют утверждать, что использование СеО₂ в качестве нанонаполнителя матриц на основе природных биосовместимых полимеров (целлюлозы, хитина, хитозана и их производных) перспективно для изготовления новых нанокомпозитных материалов биомедицинского назначения.

«Мы получили обнадеживающие результаты по использованию нанокомпозиций “бактериальная целлюлоза–СеО₂” в качестве скаффолдов для пролиферации стволовых клеток. Это направление исследований заслуживает дальнейшего развития с оптимизацией состава скаффолда, что подразумевает определение наиболее подходящего  типа полимерной матрицы, оптимальных структурно-морфологических характеристик и  концентрации наночастиц. Также запланированы работы по формированию раневых покрытий на основе различных природных полимеров, содержащих эти наночастицы. Для получения материалов с оптимальным уровнем антибактериальной активности целесообразно провести эксперименты с введением в полимер комбинаций наночастиц диоксида церия в различных концентрациях и стабилизированных кластеров серебра – также разработка ИВС РАН», – прокомментировал Александр Якиманский, директор ИВС РАН, доктор химических наук, руководитель проекта.

В ходе выполнения проекта будут отработаны и оптимизированы процессы синтеза группы новых полимер-неорганических нанокомпозитов в виде пленок, нетканых материалов, набухших слоев и гидрогелей, предназначенных для разработки перспективных материалов биомедицинского назначения. Будет получена разносторонняя информация о комплексе структурных характеристик и функциональных свойств этих материалов; их антисептический, медикаментозный эффект будет протестирован в экспериментах in-vitro и in-vivo.

Полученные в ходе реализации проекта результаты послужат научным фундаментом будущих прикладных работ по изготовлению композиционных материалов нового поколения, новых «умных» систем и наноматериалов для медицины с уникальными функциональными характеристиками.