Новости

28 февраля, 2020 13:57

В России создали биоволокно для высвобождения лекарств

Российские ученые из Федерального научного-клинического центра физико-химической медицины (ФНКЦ ФХМ), Московского физико-технического института (МФТИ) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (МГУ) доказали возможность совмещения двух несмешивающихся компонент (полимера и белка) в одном волокне матрикса, полученного методом электроспиннинга, и показали, что белок может пролонгировано высвобождаться из матрикса. Смесевые матриксы, содержащие белок, перспективны в биомедицине в качестве ожоговых и раневых покрытий, тканеинженерных конструкций, матриц для доставки и высвобождения лекарственных средств. Результаты исследований опубликованы в журнале RSC Advances. Работа была поддержана Российским научным фондом.
Источник: Популярная механика
EDX анализ волокон из ПЛА (верхняя строчка), БСА (средняя строчка) и смеси ПЛА-БСА в равных пропорциях (нижняя строчка). Цветные снимки показывают карты волокон по углероду (зеленый), кислороду (желтый) и азоту (красный). Наличие азота говорит о присутств
3 / 4
Источник: Популярная механика
EDX анализ волокон из ПЛА (верхняя строчка), БСА (средняя строчка) и смеси ПЛА-БСА в равных пропорциях (нижняя строчка). Цветные снимки показывают карты волокон по углероду (зеленый), кислороду (желтый) и азоту (красный). Наличие азота говорит о присутств

Электроспиннинг

Матриксы, полученные методом электроспиннинга, состоят из тонких волокон и имеют множество применений: их можно использовать для жидкостной или газовой фильтрации, для культивирования клеток, в качестве сорбентов и каталитических матриц, для создания защитной одежды, раневых антибактериальных покрытий, систем для доставки лекарственных средств, а также имплантируемых тканеинженерных конструкций. Электроспиннинг позволяет создать микро- и нановолокна из полимерного раствора или расплава под действием электростатических сил. К капле прикладывается высокое напряжение (~20 кВ), в результате чего она электризуется и начинает вытягиваться в тонкое волокно, когда сила кулоновского отталкивания превышает силу поверхностного натяжения. Метод электроспиннинга достаточно гибкий: в состав матриксов можно вводить различные компоненты: микро- и наночастицы различной природы, углеродные нанотрубки, флуоресцентные красители, лекарственные и антисептические средства, смеси полимеров и биополимеров. Это позволяет тонко настраивать свойства матриксов для решения конкретной практический задачи.

Белок-полимерные матриксы

Часто в качестве базового элемента матрикса используется полимер-носитель, обеспечивающий стабильное формирование волокон, к которому можно добавить дополнительные компоненты. Для биомедицинских целей используют биодеградируемые и биосовместимые полимеры. Один из наиболее популярных — полилактид (ПЛА), он используется для изготовления биоразлагаемых упаковок, в качестве чернил для 3D-принтеров, также из него изготавливаются хирургические шовные нити и штифты.

Основной недостаток ПЛА для использования в биомедицине — плохая смачиваемость и, как следствие, плохая адгезия клеток. Для того, чтобы решить эту проблему, в состав матриксов вводят белки, поскольку они нетоксичны, гидрофильны, естественным путем выводятся из организма, а также могут выступать как терапевтические препараты.

Авторы работы исследовали смесевые матриксы из ПЛА и белка бычьего сывороточного альбумина (БСА), полученные методом электроспиннинга. БСА — водорастворимый глобулярный белок, ПЛА в воде нерастворим. Авторы обнаружили, что в водной среде белковая компонента выходит из состава матрикса (растворяется) постепенно: в течение недели высвобождается около половины всего содержащегося белка. Этот эффект можно использовать для пролонгированного высвобождения белковых лекарственных средств.

Для возможности предсказания свойств смесевых матриксов ученые исследовали распределение белковой компоненты в их составе. Дело в том, что большинство полимеров между собой плохо смешиваются, то есть в системе «полимер — белок — растворитель» происходит фазовое разделение компонент, и вместо общего раствора образуются два отдельных раствора полимера и белка в одной пробирке. Выбранная исследователями смесь ПЛА и БСА — не исключение. Однако электроспиннинг позволил преодолеть фазовое разделение: ученые показали, что обе компоненты присутствуют в каждом волокне, тремя независимыми методами (флуоресцентной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и спектроскопии комбинационного рассеяния отдельных волокон).

«Белок-полимерные смесевые матриксы, полученные электроспиннингом, имеют множество потенциальных применений. С помощью вариации количества белковой компоненты можно «настраивать» время биодеградации всего матрикса. С помощью множества функциональных групп белка можно модифировать поверхность матрикса и «пришивать» к ней различные вещества или использовать матрикс как селективный фильтр. Также можно использовать смесевые матриксы для пролонгированного высвобождения белка, например, в ожоговых и раневых покрытиях», — комментирует Дмитрий Клинов, руководитель лаборатории медицинских нанотехнологий ФНКЦ ФХМ, сотрудник кафедры молекулярной и трансляционной медицины МФТИ.

Материал предоставлен пресс-службой МФТИ

20 мая, 2024
Препарат для персонализированной терапии опухолевых заболеваний создали ученые ННГУ
Ученым ННГУ им. Н. И. Лобачевского удалось соединить внутри одного препарата несколько действующих...
20 мая, 2024
Соли уксусной кислоты упростят добычу тяжелой нефти
Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с парово...