Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с коллегами из Балтийского федерального университета им. И. Канта разработали рецептуру гидрогеля из морских организмов для тканевой инженерии. Разработка позволит получать материалы для 3D-биопечати из отходов рыбной промышленности, рассказали ТАСС в пресс-службе ПНИПУ.
«Ученые исследовали коллаген медузы, семги, сельди и салаки и разработали рецептуру гидрогеля. Это позволит создавать материалы для биопечати из отходов рыбной промышленности, что сделает их производство дешевле и доступнее», — рассказали в пермском вузе.
По словам ученых, 3D-биопечать — один из главных на сегодняшний день методов восстановления поврежденных тканей и органов. Такая технология требует особых материалов — гидрогелей, одним из основных компонентов которых является коллаген. Использование коллагена крупного рогатого скота может вызывать отторжение, аллергию и риск передачи инфекций. Альтернативный метод — использование коллагена, выделяемого из морских организмов — медуз и рыб. Такой коллаген обладает более низкой иммуногенностью, то есть не вызывает отторжения, а также реже вызывает аллергические реакции. А получать его можно из отходов рыбной промышленности, что решает сразу две задачи — по утилизации биомассы и созданию ценного медицинского сырья.
Как получали инновационные гидрогели
«Для приготовления гидрогелей использовался коллаген, выделенный из медузы, семги, сельди и салаки. Их выбрали из-за широкой распространенности в российских морях, что в дальнейшем обеспечит доступность сырья. Кроме того, такой коллаген представляет интерес в силу его высокой биосовместимости, а также он структурно близок к коллагену человека», — сообщила старший научный сотрудник БФУ им. И. Канта Юлия Куликова.
Основным компонентом гидрогеля стал коллаген выбранных организмов, растворенный в уксусной кислоте. Ученые также добавили альгинат натрия (порошок из морских водорослей) и создали несколько вариантов биочернил. Они меняли соотношения компонентов, чтобы определить наилучшее сочетание. Изготовление образцов из полученного коллагена выполнялось на биопринтере. В ходе тестовой печати ученые меняли скорость подачи материала и температуру, что позволило определить оптимальные режимы для разного сырья.
«Критериями выбора служили равномерность нанесения, сохранение формы после застывания и способность материала к формированию многослойных структур, что важно для создания объемных имплантатов. В результате для каждого гидрогеля были установлены параметры, при которых печать происходит стабильно и без дефектов», — сказала лаборант-исследователь научно-исследовательской лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ Дарья Спорышева.
Результаты исследований
После того как образцы затвердели, ученые оценили их упругость и прочность. Результат показал, что наилучшими свойствами обладал гидрогель на основе коллагена медузы. Кроме того, именно этот материал оказался наиболее технологичным при приготовлении: он легче замешивался и обеспечивал более стабильное нанесение по сравнению с гидрогелями на основе рыбьего коллагена.
«Основным результатом исследования стало то, что для каждого из выбранных видов сырья мы определили индивидуальные параметры 3D-печати. Нам удалось сформировать как однослойные объекты простой геометрии, так и многослойные конструкции, что подтверждает пригодность полученных режимов для печати объектов различной сложности», — отметил доктор физико-математических наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ Михаил Ташкинов.
По словам исследователей, следующим этапом их работы станет исследование процесса разрушения материалов с течением времени. Это необходимо для того, чтобы понимать, как быстро и при каких условиях напечатанный каркас будет замещаться собственными тканями организма. После этого разработанные биочернила можно будет использовать в медицине.
Войдите, чтобы отправить комментарий