15.09.2025
Пластырь супергероя создан на основе биоразлагаемого полимера
Ученые из Научно-исследовательского центра LIFT с коллегами из Сколтеха, Саратовского государственного медицинского университета имени В.И. Разумовского, Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова и Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского разработали раневое покрытие, которое контролируемо высвобождает сверхмалые, но терапевтически эффективные дозы биоактивных веществ в раневую полость, благодаря чему поддерживает требуемую концентрацию тех или иных соединений. В частности, авторы показали это на примере окислительных агентов. Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).
За основу исследователи взяли биоразлагаемый полимер, который должен постепенно разрушаться в ране, высвобождая препараты. Из этого материала они сформировали высокоупорядоченные массивы камер, в которые «загрузили» одно из биоактивных веществ — дубильную кислоту или перкарбонат натрия. Первое соединение представляет собой природный антиоксидант, уменьшающий воспаление. Второе служит источником перекиси водорода — окислителя, стимулирующего рост сосудов и подавляющего активность бактерий. Эти вещества авторы использовали по отдельности друг от друга (в разных повязках), чтобы точно установить эффект каждого из них.
В качестве «поддерживающего» материала и поверхности, которая должна непосредственно контактировать с раной, исследователи использовали тонкую функциональную пленку гидрогеля на основе желатина, глицерина и аминокапроновой кислоты. Такая комбинация веществ придала материалу кровеостанавливающие свойства, обеспечила его эластичность материала, способность удерживать влагу и надежное сцепление с живыми тканями.
Лабораторные испытания подтвердили, что разработанная система медленно — в течение 3–4 дней — высвобождает из камер биоактивные вещества. Авторы подчеркивают, что скорость этого процесса можно настраивать в широких пределах, изменяя состав или толщину полимерной оболочки микрокамер.
Чтобы проверить биосовместимость материала, ученые поместили на его поверхность клетки соединительной ткани — фибробласты. В таких условиях клетки активно размножались и сохраняли нормальную жизнеспособность. Более того, фибробласты проникли даже в полость микрокамер и сформировали трехмерную структуру, что говорит о благоприятных условиях для заживления.
Затем исследователи протестировали материал на лабораторных крысах с искусственно созданными ранами. Разработанные покрытия — как с дубильной кислотой, так и с перкарбонатом натрия, — помещенные на поврежденную кожу, значительно ускорили заживление. Так, на седьмой день эксперимента площадь ран, покрытых микрокамерным материалом, была почти вдвое меньше размера ран без лечения.
Однако механизм работы материалов с разными биоактивными веществами отличался. Так, покрытие с дубильной кислотой ускоряло восстановление ткани за счет уменьшения окислительного стресса и воспаления, а покрытие с перкарбонатом натрия — благодаря ускорению роста сосудов и антимикробному эффекту.
Кроме того, авторы показали возможность построения иерархичной системы с каскадным высвобождением различных веществ. Таким образом, конфигурацию материала можно будет подбирать индивидуально для пациентов в зависимости от типа раны и стадии заживления. Например, на первой неделе заживления удастся обеспечить доставку окислительных агентов для стимулирования образования сосудистой сетки, на второй неделе — антиоксиданта для снижения воспалительных процессов. То же самое можно реализовать с другими биоактивными веществами для коррекции раневого процесса, включая факторы роста и сигнальные молекулы.
За основу исследователи взяли биоразлагаемый полимер, который должен постепенно разрушаться в ране, высвобождая препараты. Из этого материала они сформировали высокоупорядоченные массивы камер, в которые «загрузили» одно из биоактивных веществ — дубильную кислоту или перкарбонат натрия. Первое соединение представляет собой природный антиоксидант, уменьшающий воспаление. Второе служит источником перекиси водорода — окислителя, стимулирующего рост сосудов и подавляющего активность бактерий. Эти вещества авторы использовали по отдельности друг от друга (в разных повязках), чтобы точно установить эффект каждого из них.
В качестве «поддерживающего» материала и поверхности, которая должна непосредственно контактировать с раной, исследователи использовали тонкую функциональную пленку гидрогеля на основе желатина, глицерина и аминокапроновой кислоты. Такая комбинация веществ придала материалу кровеостанавливающие свойства, обеспечила его эластичность материала, способность удерживать влагу и надежное сцепление с живыми тканями.
Лабораторные испытания подтвердили, что разработанная система медленно — в течение 3–4 дней — высвобождает из камер биоактивные вещества. Авторы подчеркивают, что скорость этого процесса можно настраивать в широких пределах, изменяя состав или толщину полимерной оболочки микрокамер.
Чтобы проверить биосовместимость материала, ученые поместили на его поверхность клетки соединительной ткани — фибробласты. В таких условиях клетки активно размножались и сохраняли нормальную жизнеспособность. Более того, фибробласты проникли даже в полость микрокамер и сформировали трехмерную структуру, что говорит о благоприятных условиях для заживления.
Затем исследователи протестировали материал на лабораторных крысах с искусственно созданными ранами. Разработанные покрытия — как с дубильной кислотой, так и с перкарбонатом натрия, — помещенные на поврежденную кожу, значительно ускорили заживление. Так, на седьмой день эксперимента площадь ран, покрытых микрокамерным материалом, была почти вдвое меньше размера ран без лечения.
Однако механизм работы материалов с разными биоактивными веществами отличался. Так, покрытие с дубильной кислотой ускоряло восстановление ткани за счет уменьшения окислительного стресса и воспаления, а покрытие с перкарбонатом натрия — благодаря ускорению роста сосудов и антимикробному эффекту.
Кроме того, авторы показали возможность построения иерархичной системы с каскадным высвобождением различных веществ. Таким образом, конфигурацию материала можно будет подбирать индивидуально для пациентов в зависимости от типа раны и стадии заживления. Например, на первой неделе заживления удастся обеспечить доставку окислительных агентов для стимулирования образования сосудистой сетки, на второй неделе — антиоксиданта для снижения воспалительных процессов. То же самое можно реализовать с другими биоактивными веществами для коррекции раневого процесса, включая факторы роста и сигнальные молекулы.