Нанозаплата из кокона шелкопряда. Надежда на сохранение печени и костной ткани
С помощью тонких, как паутина, нитей из кокона тутового шелкопряда, медики способны творить настоящие чудеса. В этом им помогают чешские ученые, которые придумали, как использовать потенциал нановолокон для заживления поврежденной печени и костной ткани.
Институт наноматериалов, передовых технологий и инноваций Технического университета Либереца, который находится примерно в двух часах езды от Праги, уже 10 лет посвятил исследованиям наноматериалов в медицине.
В настоящее время чешские ученые работают здесь над материалом, который может стать незаменимым помощником в сращивании переломов и восстановлении костной ткани, а также печени. Наноматериалы могут выполнять роль помощников при транспортировке лекарственных препаратов к определенному участку организма или как средство заживления инфицированных ран.
Группа ученых во главе с Мирославой Рысовой, помимо прочего, также исследует потенциал использования наноматериалов в косметике, а в области медицины систематически занимается нановолоконными носителями, которые являются мукоадгезивными или содержат мукоадгезивное средство. Такие агенты доставляют антисептики и антибиотики на критический участок, помогая ране избавиться от инфекции, а использованный в восстановлении материал позже рассасывается. В центре внимания проводимого в эти месяцы учеными исследования — материал, используемый при повреждении печени, сопровождающиемся массивным кровотечением
— Мы отправляемся в биохимическую лабораторию, где занимаемся различными модификациями нановолокон. И она примыкает непосредственно к лаборатории культуры тканей. В задней части помещения вы увудите клеточные культуры, инкубаторы и флоубоксы,
— объясняет редактору «Чешского Радио» Томашу Маржасу Мирослава Рысова, заведующая лабораторией культур тканей. К корреспондентам здесь привыкли, многие из научных открытий совершались именно в стенах Либерецкого университета.
У мензурок, чаш, аналитических весов и чередуются сотрудники. А вот деревянная разделочная доска, прокалыватели и молоток среди прочего традиционного лабораторного оборудования здесь как-то неожиданны…
— Это очень важные инструменты. Слои нановолокнистого материала часто очень сложно выстригать для помещения в пластины культуральной, питательной среды, в которых мы проводим тестирование. По форме это что-то вроде валиков или катушек, а нам нужно, чтобы волокна оказались на самом дне, поэтому необходимы точные круглые срезы,
— объясняет наличие в лаборатории кухонных принадлежностей Мирослава Рысова.
В чашках Петри, специальном лабораторном сосуде вроде прозрачного блюдечка с крышкой, уже находится продукт, напоминающий бумагу. Его можно наложить на рану. Образцы такой бумаги выглядят как сиамские близнецы, но отличаются друг от друга по своему составу.
— Они отличаются такими свойствами, как скорость деградации и тому подобное. Здесь у нас есть нановолокна на основе поликапролактона, который является синтетическим биополимером. Он разлагается медленно, в зависимости от различных характеристик, примерно от полугода до года. А вот это — нановолокна на основе диоксида кремния, к ним можно прикоснуться.
После прикосновения к образцам на пальцах остаются ниточки похожие на паутинку.
— Мы также работаем с натуральными материалами, потому что они обладают рядом уникальных свойств. Например фитосановые волокна очень хорошо прильнут к ране и любому повреждению. Мы инкорпорируем различные типы лекарств в такие нановолокна. Многое зависит от их состава – препарат можно связывать только с поверхностью волокон и лишь после того, как волокна будут готовы. А подготовка связана со стабильным нахождением в используемом растворителе.
Как предполагается, такие «бумажные» лоскутки или заплатки можно было бы эффективно использовать при наружном кровотечении или хирургическом вмешательстве и так решить одну из актуальных проблем хирургии поврежденной печени.
— Сейчас мы исследуем использование своего рода пластырей для кровоточащих повреждений печени. При тяжелых травмах печени медики сталкиваются с сильной кровоточивостью, проводить зашивание на этих участках хирургам очень сложно, так как эти ткани крайне мягкие. Поэтому необходимо прибегнуть к другой технике. Одной из них является использование материала с мукоадгезивными свойствами, обеспечивающего удерживание на слизистой продолжительное время. Это взаимодействие, при котором происходит слипание двух поверхностей, при этом обеспечивается крепкая сцепка поврежденных частей.
Далее мы тестируем материалы для восстановления костей. В данном случае речь идет прежде всего об инновационных наполнительных материалах, используемых при более обширной потере костной массы. Однако такие материалы можно вводить в различные полости организма. Моя коллега разрабатывает их на базе эластичного фиброина шелка, протеина SF, который получает прямо из кокона тутового шелкопряда, и потом создает нановолоконные активные слои и трехмерные структуры.
— описывает возможное применение новых материалов Мирослава Рысова.
На первый взгляд они напоминают обычные шарики из пенопласта, нечто вроде плавающих поплавков для рыбалки, однако в действительности перед нами умный материал, который, будучи вложенным в кость, становится с организмом одним целым, восстанавливая структуру костной ткани.
— Мы исходим из предположения, что этот материал затем абсорбируется и его заменит настоящая кость. В медицине уже используются различные виды биостекла, гидроксиапатита и тому подобного,
— рассказала Мирослава Рысова.
