Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из российских вузов разработали полимерные мембраны для восстановления слизистой оболочки ротовой полости. Покрытия уже успешно прошли доклинические испытания на животных, доказавшие эффективность регенерации тканей, а также высокие антибактериальные свойства. Кроме того, импортозамещающая разработка томских ученых существенно дешевле зарубежных аналогов.

Статья, посвященная исследованию, опубликована в журнале Applied Surface Science (IF 5,1 Q1).

Над разработкой политехники работают вместе с учеными из СибГМУ, ТГУ, ТУСУРа, Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов, Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Института физики прочности и материаловедения СО РАН. По словам участницы научного коллектива, ассистента кафедры анатомии человека с курсом топографической анатомии и оперативной хирургии СибГМУ, практикующего врача-стоматолога Анастасии Коняевой, существуют различные патологии мягких тканей челюстно-лицевой области, требующие оперативного вмешательства. По старой методике, которая чаще всего используется, раневая поверхность после оперативного вмешательства оставляется открытой для заживления вторичным натяжением тканей, либо используется аутотрансплантат из другой области. Однако использование традиционных методик может привести к образованию рубцовой ткани, долгому и болезненному заживлению ран.

«Процесс заживления раны необходимо оптимизировать, для этого используются различные раневые покрытия, которые фиксируются узловыми швами по краям раны. Но они, в основном, зарубежного производства, что в разы увеличивает стоимость лечения», — говорит она.

Руководитель проекта, младший научный сотрудник Лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ Евгений Больбасов добавляет, что ученые-политехники уже достаточно давно работают в области создания имплантатов и покрытий для челюстно-лицевой хирургии. Одним из перспективных направлений являются фторполимерные материалы, обладающие рядом уникальных свойств.

«Зарубежные аналоги изготавливают по очень дорогой технологии. Мы же использовали метод электроспиннинга — получение нетканых волокнистых структур посредством электрического поля высокой напряженности. Этот метод позволяет очень хорошо контролировать структуру мембраны, ее толщину, и он очень легко масштабируется. Мы можем достаточно быстро перейти от стадии научных исследований к промышленному производству», — говорит ученый.

Отметим, ученые изготовили нетканые мембраны из сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом (VDF-TeFE), производимого в России. Используя метод электроспиннига, исследователям удалось существенно снизить себестоимость материала и улучшить его свойства.

«По сути, это импортозамещение в чистом виде. Для изготовления повязок мы использовали российские полимеры и собственное уникальное оборудование. В России разработкой подобных материалов занимаются в Нижнем Новгороде, коллеги используют фосфолипидные матриксы, они достаточно дорогие. Также существует вопрос так называемого иммунного отклика, наши материалы — очень инертные структуры, не вызывающие никаких отрицательных реакций. К тому же они достаточно легко перерабатываются и модифицируются с помощью плазменной обработки», — подчеркивает руководитель Лаборатории плазменных гибридных систем Сергей Твердохлебов.

Кроме того, политехники нанесли на поверхность мембран покрытие из меди путем магнетронного напыления. Этой работой занимался инженер лаборатории плазменных гибридных систем Арсалан Бадараев. Медь, по словам ученых, была выбрана потому, что это дешевый и очень эффективный противомикробный агент широкого спектра.

«Плазменное модифицирование позволяет передавать различные антибактериальные свойства полимерам, бороться с различными бактериями, устойчивыми к антибиотикам», — говорит молодой ученый.

Изготовленные полимерные мембраны уже успешно прошли доклинические испытания на лабораторных животных. Ученые изучили их слизистую оболочку и провели ряд гистологических и иммуногистохимических исследований.

«Были получены результаты, показывающие, что по сравнению с традиционной методикой, перекрытие раневого дефекта является более эффективным. Плюс ко всему, напыление меди на мембрану позволяет избежать микробной контаминации раны, что приводит к более быстрому заживлению дефекта», — говорит завкафедрой анатомии человека с курсом топографической анатомии и оперативной хирургии СибГМУ Елена Варакута.

Работа над проектом, по словам ученых, будет продолжаться. Причем, сразу по нескольким направлениям. Во-первых, научный коллектив хочет провести ограниченные клинические испытания, во-вторых, улучшить свою же технологию, добившись оптимизации процесса, в-третьих, изучить, как на процесс регенерации влияют пьезоэлектрические свойства материала.

«Сейчас это двухстадийная технология (синтез мембраны и ее модифицирование). Нам бы хотелось оптимизировать процесс до одной стадии. Кроме того, фторполимерные материалы обладают пьезоэлектрическими свойствами, которые улучшают регенерацию. Мы хотим провести эксперимент: изготовить две аналогичные по структуре мембраны, одна из которых будет обладать пьезоэлектрическими свойствами, а вторая — нет. Посмотрим, насколько будет ускоряться или замедляться регенерация. Если пьезоэлектрические свойства материала не слишком повлияют на результат, мы сможем изготовить более дешевую мембрану. Это достаточно фундаментальная и актуальная задача», — считает Евгений Больбасов.

Пресс-служба Томского политехнического университета