Российские учёные создали новый материал для выращивания органов и тканей

Учёные Томского политехнического университета (ТПУ) предложили новый способ модифицирования биодеградируемых полимерных скаффолдов из полимолочной кислоты. Поясним, что речь идёт о каркасах, которые служат основой для выращивания новых органов и тканей (дословно с английского слово "скаффолд" переводится как "леса, подмостки").

Созданные по технологии ТПУ тканеинженерные скаффолды хорошо взаимодействуют с клетками иммунитета человека, ускоряют рост клеточных структур и даже помогают прорастанию новых сосудов, сообщается в пресс-релизе.

"Если вы хотите создать искусственный орган или фрагмент для трансплантата, вам его необходимо будет где-то вырастить. Если для этого взять обычную чашку Петри, клетки заполнят её плоским слоем, но трёхмерной конструкции — то есть полноценной ткани или органа — не образуют. Дело в том, что, по закону контактного ингибирования, встретив другую клетку, любая нормальная клетка прекращает движение и размножение. Исключение — только раковые клетки, которые мешают жить остальным. "Хорошие" же клетки стараются не мешать "соседям". Как в таком случае вырастить новый орган? Для этого как раз создаются скаффолды (их также называют матриксами) — каркасы или "строительные леса" для будущих клеточных "домов"", — побъясняет один из авторов научной статьи, инженер кафедры экспериментальной физики ТПУ Ксения Станкевич.

Говоря образно, скаффолды — вроде многоэтажек, на каждый этаж которых заселяются клетки. Там они живут, не мешая друг другу, и размножаются, образуя новые ткани.

Научный коллектив ТПУ под руководством доцента кафедры экспериментальной физики Сергея Твердохлебова уже несколько лет работает над созданием и усовершенствованием таких клеточных "домов". В ходе текущей работы исследователи предложили новый способ модифицирования биодеградируемых полимерных скаффолдов из полимолочной кислоты. Для усовершенствования свойств "лесов" их поверхность обработали плазмой атмосферного давления, а затем — гиалуроновой кислотой.

"Поверхность полимерного материала должна быть постоянно смачиваемой телесными жидкостями. Это очень важно, так как клетки на поверхности скаффолда должны хорошо адгезироваться — сцепляться с его поверхностью. Если поверхность не смачивается, клетки будут с неё скатываться. Метод применения низкотемпературной плазмы не нов. Однако существенным его недостатком как раз является то, что через какое-то время гидрофобные свойства материала возвращаются, то есть он перестанет быть смачиваемым. Мы смогли решить эту проблему, нанеся на скаффолды гиалуроновую кислоту после того, как обработали их низкотемпературной плазмой", — уточняет один из авторов научной статьи, магистрант Физико-технического института ТПУ Валерия Кудрявцева.

Далее команда исследовала иммунный ответ организма на новый материал. Для этого учёные выделяли первичные клетки из крови доноров и смотрели, как они будут взаимодействовать с усовершенствованной поверхностью скаффолдов. Результаты исследования показали, полученный материал улучшает условия для выращивания клеток.

Новые покрытия более биосовместимы с организмом, нежели другие подобные материалы. Кроме того, они обладают противовоспалительными свойствами и при их применении клетки быстрее растут.

"Мы использовали при создании наших покрытий ещё одну линию — клетки эмбриональной пуповины человека. Как показали исследования, в этом случае возникают условия, способствующие появлению новых сосудов. Это очень важно, поскольку если в имплантированную внутрь организма ткань не прорастают сосуды, соответственно, на этом участке отсутствует кровоснабжение, и клетки начинают отмирать. Наш материал способен эту проблему решить", — заключает Ксения Станкевич.

Политехники уточняют, что использовать полученный материал можно будет не только в области трансплантологии, но и в регенеративной медицине. Например, при лечении ожогов, язв и других повреждений кожных покровов. Проведённое исследование, уверены учёные, станет фундаментальным заделом для разработки биоинженерных конструкций для персонифицированной медицины, ориентированной на использование методов индивидуального подхода к лечению пациентов.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Materials & Design.