На базе Первого Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова (Сеченовский университет) Минздрава России ученые создали технологию формирования электропроводящего материала для стимуляции роста клеток сердечной и соединительной ткани. Научные исследования подтвердили, что лазерно-структурированные массивы многостенных углеродных нанотрубок с биополимерами — многообещающий материал для разнообразных биомедицинских приложений.
Фото: Дмитрий Лебедев, Коммерсантъ
Фото: Дмитрий Лебедев, Коммерсантъ
Разработка биосовместимых материалов с заданными свойствами является ключевой задачей для целого ряда областей медицины. Биосовместимые проводящие материалы могут быть использованы в тканевой инженерии, для адресной доставки лекарственных веществ и биоимиджинга, а также для создания биосенсоров. Одним из перспективных направлений в области биосовместимых проводящих материалов является использование массивов многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), покрытых биосовместимыми полимерами.
Ученые Института бионических технологий и инжиниринга Сеченовского университета с коллегами из НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение» на базе Сеченовского университета, Московского института электронной техники (МИЭТ), НПК «Технологический центр», Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи, Национального медицинского исследовательского центра гематологии Минздрава России, а также Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского создали технологию формирования электропроводящего материала на основе вертикальных массивов МУНТ, выращенных на кремниевой подложке.
В качестве подходящего биосовместимого полимера ученые использовали альбумин — важный транспортный белок крови. Для получения биополимерных материалов с контактами между нанотрубками вертикальные массивы покрывали альбумином и подвергали лазерному воздействию. После этого морфологию полученных материалов исследовали с помощью электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и рамановской спектроскопии. Напомним, альбуминовые покрытия часто используют для снижения риска тромбозов, а при лазерной обработке альбумин прочно «прилипает» к нанотрубкам, тем самым повышая стабильность материала.
В рамках проведенных исследований ученые установили влияние плотности энергии лазерного излучения на морфологию и электрическую проводимость наноматериала. Проведенные эксперименты доказали возможность применения сформированных наноматериалов в качестве интерфейсов для электростимуляции роста клеток соединительной и сердечной ткани.
Ожидается, что именно лазерно-структурированные массивы МУНТ с биополимерным альбуминовым покрытием станут в будущем мощным драйвером для развития целого спектра биоэлектронных устройств, начиная от биосенсоров и заканчивая сердечными имплантатами.
Сеченовский университет — участник федеральной программы развития Минобрнауки России «Приоритет 2030».