Лаборатория №24 — Биомиметических полимерных материалов

Тел: (812) 328-68-95

Существующий подход к дизайну синтетических материалов, обладающих уникальной комбинацией биологической мягкости и прочности, преимущественно основан на интуитивном смешении (подборе методом проб и ошибок) различных полимеров, сшивателей, и растворителей. Этот подход неэффективен, негибок в применениях, и неточен в контроле свойств.

В лаборатории разрабатывается новая платформа дизайна материалов, основанная на архитектурном программировании их физических свойств. В этом подходе используются точно определенные мультиплеты независимо контролируемых архитектурных параметров для кодирования различных механических фенотипов без изменения химического состава и добавления растворителя.

В итоге, эта «кодовая» платформа дизайна позволит создать основу для поисковой системы материалов, которая будет давать точные рекомендации (рецепты, методики) для создания биосовместимых материалов с механическими свойствами аналогичными живым тканям. Дублируя биомеханические свойства и обеспечивая надежное функционирование в экстремальных условиях, эти материалы революционизируют целый массив приложений, включая робототехнику, портативную электронику, биомедицинские имплантаты, и технологии доставки лекарств.

Работа в лаборатории ведется при тесном сотрудничестве с обратной связью между теоретиками, химиками-синтетиками и физиками-экспериментаторами.

Профиль лаборатории:

Разработка полимерных сеток (эластомеров и гелей) на основе молекулярных щеток для создания материалов, которые точно копируют механическое поведение биологических тканей, от мягких (мозга) до прочных (кожа).

Направления исследований:

• Теоретическое моделирование полимерных систем типа «щеток» направленное на поиск универсальных корреляций между архитектурой сетки и механическими свойствами, такими как модуль упругости и максимальная растяжимость, которые не зависят от химического состава.
• Синтез полимерных щеток с жесткой основной цепью: полиэфирной, полиимидной и полифлуореновой, и гибкими боковыми цепями гидрофобными и гидрофильными: поликапролактон, поли-трет-бутилметакрилат, полиметакриловая кислота, полиоксазолины. Поиск путей редкой регулярной сшивки этих полимеров для создания новых эластомеров с уникальными свойствами.
• Синтез сополимеров типа АВ и АВА (В – полимерная щетка) с существенно различающейся природой полимера блока А и боковых цепей полимерной щетки с целью формирования самособирающихся физических сеток для получения новых эластомеров. Разработка методов придания формы этим материалам путем 3D печати.
• Анализ молекулярно-массовых характеристик этих полимеров методом гель-проникающей хроматографии и изучение их поведения в растворах методом светорассеяния.
• Получение материалов из синтезированных полимеров и изучение их механических, теплофизических и оптических свойств.
• Поиск и оптимизация путей применения полученных материалов в области биомедицины, диагностики, и фармацевтики.