|
|
 |
|
|
 |
Российские ученые исследовали создание гидрогелей из морских организмов для тканевой инженерии
Ученые Пермского Политеха и Балтийского федерального университета им. И. Канта исследовали коллаген медузы, семги, сельди и салаки и впервые в России разработали рецептуру гидрогеля. Это позволит создавать материалы для биопечати из отходов рыбной промышленности, что сделает их производство дешевле и доступнее.
Статья опубликована в сборнике «Механика биомедицинских материалов и устройств».
Регенеративная медицина и тканевая инженерия являются одними из приоритетных направлений современной биомедицины, которые занимаются восстановлением поврежденных тканей и органов человека. Вместо традиционных протезов или донорских трансплантатов здесь создаются живые конструкции, способные замещать утраченные участки тела и интегрироваться с организмом. Один из самых перспективных методов в этой области — 3D-биопечать, которая позволяет формировать объекты сложной геометрии, точно повторяющие анатомию конкретного пациента.
Однако широкое клиническое внедрение 3D-биопечати сегодня ограничено отсутствием материалов, которые в полной мере отвечали бы необходимым требованиям. Они должны обладать биосовместимостью, обеспечивать жизнеспособность клеток, иметь достаточную механическую прочность для формирования сложных структур и быть доступными для промышленного производства. Потребность в подобных материалах возрастает в связи с увеличением продолжительности жизни, ростом травматизма и развитием реконструктивной хирургии.
В качестве «чернил» при этом используются гидрогели — вязкие материалы, которые хорошо удерживают заданную форму и после затвердевания создают структуру, похожую на естественные ткани организма. Их производят на основе материалов природного происхождения — коллагена, желатина, альгината.
Традиционным источником коллагена для биомедицинских применений служит сырье крупного рогатого скота и свиней. Этот материал хорошо изучен и доступен, но его применение связано с серьезными рисками. Он может вызывать у человека отторжение и аллергические реакции, а также несет риски передачи инфекций. Альтернативой мог бы стать искусственный коллаген, но его производство сегодня остается сложным и дорогостоящим.
В поисках безопасной и выгодной альтернативы научное сообщество обратило внимание на морские организмы. Коллаген, выделяемый из медуз и рыб, обладает более низкой иммуногенностью, то есть не вызывает отторжение, меньшим риском аллергических реакций, а получать его можно из отходов рыбной промышленности, что решает сразу две задачи — утилизацию биомассы и создание ценного медицинского сырья.
Однако использовать такой коллаген на практике непросто, поскольку он неоднороден по своим свойствам. В зависимости от вида сырья различается его вязкость, текучесть, способность застывать в нужную форму. Для каждого типа такого материала приходится подбирать свою рецептуру и строго индивидуальные параметры печати. Без систематического изучения этих характеристик невозможно добиться воспроизводимых результатов и предсказуемого поведения материала в организме.
Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Балтийского федерального университета им. И. Канта исследовали гидрогели на основе коллагена морских организмов. Они не просто синтезировали новый материал, а впервые в России подобрали индивидуальные параметры 3D-биопечати, превратив отходы рыбной промышленности в материалы для тканевой инженерии.
– Для приготовления гидрогелей использовался коллаген, выделенный из медузы, семги, сельди и салаки. Их выбрали из-за широкой распространенности в российских морях, что в дальнейшем обеспечит доступность сырья. Кроме того, такой коллаген представляет интерес в силу его высокой биосовместимости, а также он структурно близок к коллагену человека, — рассказала Юлия Куликова, старший научный сотрудник БФУ им. Канта.
Хотя химический состав такого сырья изучался ранее, его пригодность для 3D-биопечати до настоящего времени системно не исследовалась. Основным компонентом получаемого гидрогеля стал коллаген выбранных организмов, растворенный в уксусной кислоте. Ученые также добавили альгинат натрия (порошок из морских водорослей) и создали несколько вариантов биочернил. Они меняли соотношения компонентов, чтобы определить наилучшее сочетание.
— На следующем этапе для каждого типа гидрогеля мы индивидуально подбирали параметры 3D-биопечати. Изготовление образцов из полученного коллагена выполнялось на биопринтере. В ходе тестовой печати мы меняли скорость подачи материала и температуру, что позволило определить оптимальные режимы для разного сырья.
Критериями выбора служили равномерность нанесения, сохранение формы после застывания и способность материала к формированию многослойных структур, что важно для создания объемных имплантатов. В результате для каждого гидрогеля были установлены параметры, при которых печать происходит стабильно и без дефектов, — рассказала Дарья Спорышева, лаборант-исследователь научно-исследовательской лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ.
Для каждой рецептуры были напечатаны и исследованы тестовые образцы прямоугольной формы. Исследователи изготовили также решетчатые варианты, чтобы проверить способность материала к формированию сложных незамкнутых структур, которые имитируют естественную пористость живых тканей.
После отверждения образцов ученые провели их механические испытания, при которых оценивали упругость и прочность. Результат показал, что наилучшими свойствами обладал гидрогель на основе коллагена медузы. Кроме того, именно этот материал оказался наиболее технологичным при приготовлении: он легче замешивался и обеспечивал более стабильное нанесение по сравнению с гидрогелями на основе рыбьего коллагена.
— Основным результатом исследования стало то, что для каждого из выбранных видов сырья мы определили индивидуальные параметры 3D-печати. Нам удалось сформировать как однослойные объекты простой геометрии, так и многослойные конструкции, что подтверждает пригодность полученных режимов для печати объектов различной сложности, — дополнил Михаил Ташкинов, доктор физико-математических наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ.
Следующим этапом станет исследование процесса разрушения материалов с течением времени. Понимание того, как быстро и при каких условиях напечатанный каркас будет замещаться собственными тканями организма, является ключевым фактором для медицинского применения разработанных биочернил.
Контактное лицо: Макарова Татьяна Андреевна (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 21:47, 15.06.2026
Количество просмотров: 40
Страна: Россия
| Улучшает иммунитет, пищеварение и защищает от инсульта: ученый Пермского Политеха назвал 7 причин разрешать себе лениться, ПНИПУ, 22:13, 14.07.2026, Россия |
180 |
| 15 июля отмечается День русской лени. Ученый ПНИПУ рассказал, как она помогает очищать мозг от токсинов, восстанавливать оболочку нервов, повышать иммунитет, улучшать пищеварение, предотвращает образование тромбов, увеличивает фазу медленного сна и поднимает мотивацию, а также чем здоровая лень отличается от вредной. |
|
| Ученый Пермского Политеха объяснил, почему мы испытываем симптомы акклиматизации, даже не покидая родной город, ПНИПУ, 21:26, 14.07.2026, Россия |
29 |
| Резкие перепады температуры могут вызывать у человека симптомы, сходные с теми, что возникают при смене климатической зоны. Ученый ПНИПУ рассказал, что происходит с организмом при температурных контрастах, какие привычные средства самопомощи только вредят и почему самочувствие может ухудшиться уже после нормализации. |
|
| Ученый Пермского Политеха рассказал о скрытой угрозе популярных отбеливающих полосок для зубов, ПНИПУ, 16:59, 12.07.2026, Россия |
25 |
| В сети набирает популярность тренд – молодежь массово клеит осветляющие полоски, чтобы получить белоснежную улыбку. Ученый Пермского Политеха объясняет, почему активные компоненты этих средств действуют как «кислотный дождь» для зубов, как малейшее отклонение от инструкции провоцирует воспаление десен, и почему развившаяся гиперчувствительность – это лишь вершина айсберга серьезных стоматологических проблем. |
|
|
|
|
|
|
|
Разделы //
Новости по странам //
Сегодня у нас публикуются //
|
|
