КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-13-20058
НазваниеМультифункциональные биодеградируемые композитные материалы на основе полиоксиалканоатов и гибридного наноразмерного наполнителя, управляемые внешними стимулами, для регенерации периферических нервов
Руководитель Сурменева Мария Александровна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл
Конкурс №101 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов
Ключевые слова Многофункциональность, кондуит для регенерации нерва, биодеградируемый полимер, ближнее инфракрасное излучение, магнитное поле, пьезоэлектрический отклик, оксид графена, магнетит, полидофамин, активные формы кислорода
Код ГРНТИ81.09.03; 76.09.99
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
В результате реализации проекта планируется получить результаты комплексных исследований свойств гибридных 2D-филлеров, синтезированных различными способами, отработать способы введения компонентов для обеспечения последующего контролируемого распределения в матрице волокнистого полимерного материала. Наряду с этим будут отработаны способы электроформования волокнистого материала кондуитов для восстановления нервной ткани. Будут изучены способы получения многофункциональных многокомпонентных материалов с контролируемыми свойствами и биомедицинских изделий на физико-механические, фототермические, магнитные и пьезоэлектрические свойства разрабатываемых биодеградируемых материалов, и кондуитов на их основе, в зависимости от концентрации филлера, локализации их в полимерной матрице, пористости и структуры.
Таким образом, будут получены следующие ключевые результаты научных исследований:
1 Будут отработаны способы синтеза нанофиллеров, позволяющие управлять характером их распределения в полимерном волокнистом материале. Будут отработаны способы получения композитных биодеградируемых материалов на основе поли-3-оксибутирата, также модифицированного нанофиллерами, с различным откликом при воздействии внешнего магнитного поля, БИК излучения или УЗ.
2 Будут установлены способы управления структурными особенностями композиционного волокнистого материала с помощью контроля концентрации, распределения модификаторов, входящих в состав раствора, используемого для электроформования.
3 Будут получены данные о зависимости магнитных, пьезоэлектрических, фототермических, фотокаталитических, химических и механических свойства композитов от состава компонент и способа изготовления композита.
4 Будет оценено влияние содержания частиц магнетита, выращенных на нанолистах ГО, и ПДА, обладающих фотосенсибилизирующей активностью при воздействии БИК излучения, мощности и продолжительности лазерного излучения на нагрев материала. Будут выявлены закономерности влияния каждой из компонент, их размера, содержания, а также влияние параметров воздействия магнитного поля на композит в зависимости от содержания филлера и соотношения его компонент на скорость достижения заданной температуры.
5 Будет выполнено сравнительное изучение действия БИК облучения, УЗ и магнитного поля на композит, оценка эффективности каждого воздействия в зависимости от состава материала на регуляцию АФК.
6 Будут оптимизированы свойства материалов, включая структуру, концентрацию гибридного наполнителя, оценен вклад каждого из компонентов, а также параметров внешних воздействий для создания бактериостатических свойств, улучшения адгезии, пролиферации и способности к дифференцировке различных типов клеток in vitro.
7 Будет установлена эффективность влияния каждого типа внешнего воздействия и компонента волокнистого биодеградируемого материала кондуита на регенерацию периферического нерва in vivo.
Таким образом, будут разработаны прототипы медицинских изделий: кондуитов нового поколения для регенерации нервов – с внешнестимулируемой регенерационной функциональностью за счет магнитоактивности, фототермических и пьезоэлектрических свойств композитов поли-3-оксибутирата с филлерами.
Полученные результаты исследований будут обладать практической значимостью. Так, их можно будет использовать для восстановления нервной ткани (кондуит). Отработанные способы получения нетканных биодеградируемых кондуитов должны обеспечить возможность среднесрочной масштабируемости полученных результатов фундаментальных исследований до клинического использования. Результаты проекта будут востребованы в области практического здравоохранения, хирургии периферической нервной системы.
Полные аналоги объектов исследования данной НИР отсутствуют. Реализация проекта приведет к значительным прорывам в следующих сферах:
- научной: Благодаря проведению комплекса биологических исследований на клеточном и тканевом уровнях, выявляющих роль каждого компонента композиционного волокнистого скэффолда и механизмы неинвазивных внешних стимулов на стимулирование кондуитами процессов формирования новых тканей в условиях in vitro и in vivo.
- технологической: Благодаря разработке новых технологий синтеза многофункциональных биодеградируемых скэффолдов и медицинского изделия (кондуит), стимулирующих восстановление нервной ткани, а также способов управления биологической активностью изделия путем контроля состава, микроструктуры, фазового состава и пористости с применением внешних стимулов.
- экономической: Вследствие усиления роли биомедицинской промышленности России, в частности, Томской обрасти, в области использования технологий получения многофункциональных биодеградируемых материалов и изделий с улучшенными эксплуатационными свойствами.
- социальной: Вследствие улучшения в Томской области качества жизни и снижения послеоперационных осложнений у пациентов, перенесших травмы нервной ткани.
Основные результаты проекта будут внедрены в образовательные курсы Томского политехнического университета по подготовке бакалавров по специальностям: 200300 – биомедицинская инженерия; 010700 – физика; магистров по направлениям: материаловедение и технология новых материалов, химическая технология неорганических веществ и материалов, физическая химия наноразмерных объектов в живых системах, физика конденсированного состояния, а также аспирантов по специальностям химическая инженерия и материаловедение.
Результаты проекта будут также опубликованы в рецензируемых изданиях и представлены на престижных всероссийских и международных конференциях и симпозиумах.