Наноматериалы в регенеративной медицине
статья

НАНОМАТЕРИАЛЫ В РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ

Автор: Ястребова В.Е.

Ессентукский филиал Ставропольского государственного медицинского университета,

Г. Ессентуки, Российская Федерация

Руководитель: Ястребова В. Е., преподаватель Ессентукского филиала ФГБОУ ВО СтГМУ

Введение: на рубеже 20-21 веков восстановление или замещение поврежденных или утраченных тканей и органов является основной проблемой современной реконструктивной медицины. Одним из возможных путей решения этой проблемы является разработка новых концепций тканевой инженерии для создания трехмерных конструкций трансплантатов. Предполагается, что структурная и функциональная совместимость может быть достигнута при применении нановолокнистых  тканеинженерных конструкций.

Цель исследования: изучение влияния различных методов обработки полимерных нановлокон поликапролактона посредством анализа экперимента по применению  этанола для стерилизации нетканого материала без изменений его морфологии перед высаживанием клеточных культур.

Материал и методы: в настоящем исследовании проведён анализ лабораторных изысканий, проводимых в Саратовском государственном университете имени Н. Г. Чернышевского. При подготовке экспериментальных образцов нетканого волокна использовался полимер поликапролактон (ПКЛ) (70000-80000 Mn, "Sigma-Aldrich»). При приготовлении прядильного раствора ПКЛ помещался в смесь растворителей, метиленхлорида и N, N-диметилформамида  в определённом весовом соотношении (77:23). При постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 5 часов продуцировался однородный раствор. Электроформование нетканого материала из нановолокон полимера проводилось на экспериментальной установке. Под действием электрического поля струи полимера вытягивались и осаждались  на собирающем экране. При установленных параметрах таких, как: скорость подачи раствора; ускоряющее напряжение; расстояние между иглой и собирающим экраном дегидратация исследуемых образцов нановолокна выполнялась тремя способами: 1) проведением образцов через водные растворы этанола концентраций 40%, 70%, 96% в течении 1 часа; 2) химически чистым ацетоном ; 3) под воздействием высоких температур. Аппаратно для исследования изображений поверхностной морфологии образцов нановолокон полимера ПКЛ применялся аналитический комплекс на базе растрового электронного микроскопа высокого разрешения Mira\\LMU, “Tescan”. Изображения получались в режиме детектирования вторичных электронов. Образцы покрывались тонким слоем золота в атмосфере аргона для уменьшения или устранения артефактов, связанных с накоплением электростатического заряда на поверхности образца.

 Результаты и обсуждение:

1.Проведение образцов нетканого материала через водные растворы этанола концентраций 40%, 70%, 96% не выявило заметных изменений поверхностной морфологии.

2.  Погружение образцов на 20 минут в химически чистый ацетон не привело к заметному изменению в поверхностной морфологии нановолокон нетканого материала.

3. В результате воздействия высоких температур в диапазоне от 55oC до 58oC наблюдалось изменение нановолокнистой структуры, заключающееся, в частности, в образовании “закрученных” зон из нановолокон, а дальнейшее увеличение температуры приводило к частичному оплавлению нановолокна.

Заключение: этанол может применяться для стерилизации нетканого материала без изменений его морфологии перед высаживанием клеточных культур. Воздействие высоких температур на образцы выявило заметные изменения в структуре волокон: образование “закрученных” зон или частичное оплавление нановолокон. Изменение диаметра в процессе оплавления может использоваться для контроля пористости нановолокнистого материала. Результаты проведенных исследований указывают на возможность использования различных методов обработки ПКЛ конструкций для клинических исследований.

Ключевые слова: реконструктивная медицина; тканевая инженерия; нановолокнистые тканеинженерные конструкции; полимерные нановолокна поликапролактона.