Ученые ТПУ создали новые магнитоактивные скаффолды для тканевой терапии


Композитные каркасы (скаффолды) для регенерации тканей и клеточной терапии на основе фторполимера, модифицированного наночастицами оксида железа, разработали совместно с коллегами из российских вузов ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета (ТПУ), 22 октября сообщает пресс-служба вуза.

Исследование образцов новых композитных каркасов для регенерации тканей, проведенное на клетках соединительной ткани и мезенхимальных стволовых клетках человека, показало, что новый материал в полной мере обладает заданными свойствами, которые делают его перспективным для широкого применения в медицине, а также электронике.

Результаты исследования были представлены в статье «Изменения профиля экспрессии генов нормальных фибробластов человека на каркасах P (VDF-TrFE), сильно легированных наночастицами Fe₃O₄-CA, при воздействии переменного магнитного поля» (Changes in gene expression profile of normal human fibroblasts on P (VDF-TrFE) scaffolds highly doped with Fe₃O₄-CA nanoparticles under alternating magnetic field stimulation), опубликованной в European Polymer Journal (Q1, IF: 5,8).

Новые гибридные магнитоактивные скаффолды на основе биосовместимых пьезополимеров и магнитных наночастиц благодаря своим свойствам дают возможность дистанционно управлять клеточными функциями для регенерации тканей.

Один из авторов исследования, директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Сурменев отметил:

«Совместное исследование представляет собой важный шаг вперед в области создания биомедицинских материалов. Нам удалось разработать магнитоактивные каркасы на основе поливинилиденфторид-ко-трифторэтилена. Этот полимер обладает высокой химической, механической и термической стойкостью, а также высокими пьезоэлектрическими свойствами и возможностью создания из него в перспективе различных пленок и мембран. Его мы модифицировали наночастицами оксида железа. Полученные каркасы имеют определенную структуру и магнитные свойства, что делает их перспективными в регенеративной медицине и терапии».

Средний диаметр волокон в скаффолдах равен примерно 1 микрометру, а стабильность использованного коллоида оксида железа позволяет магнитным наночастицам равномерно распределяться внутри этих полимерных волокон.

Исследование созданных скаффолдов было проведено с использованием методов рентгеновской дифракции, инфракрасной спектроскопии и пьезосиловой микроскопии. Оно показало, что данные скаффолды имеют высокие пьезоэлектрические и диэлектрические свойства и обладают термической и химической стабильностью. Такие свойства делают эти электроактивные материалы перспективными для генерации экзогенных электрических потенциалов, управляющих клеточной активностью.

Заведующая Центра биологических исследований и биоинженерии СибГМУ, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Александра Першина рассказала о проведенном исследовании:

«Мы провели испытания с нормальными человеческими фибробластами (соединительными тканями) и мезенхимальными стволовыми клетками. Результаты показали, что каркасы не влияют негативно на жизнеспособность клеток, в том числе при применении постоянного или переменного магнитного полей. Более того клетки хорошо прикрепляются к скаффолдам и могут быть активированы под действием переменного магнитного поля. Это открывает новые перспективы для использования этих материалов в тканевой инженерии и регенеративной медицине».

Участие в исследовании принимали ученые Сибирского государственного медицинского университета, Томского госуниверситета и Уральского федерального университета.