Как заставить расти клетки сердца

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.

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».

Подготовил Ярослав Федосеев