Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
21 января 2017, суббота, 05:14
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

24 апреля 2012, 09:44

Как сделать «квартиру» для клетки

Профессор Сергей Киселев (профессор Института общей генетики им. Вавилова РАН) участвует в научном кафе Фонда "Династия" на тему «Выращивание органов. Что возможно уже сегодня?»
Профессор Сергей Киселев (профессор Института общей генетики им. Вавилова РАН) участвует в научном кафе Фонда "Династия" на тему «Выращивание органов. Что возможно уже сегодня?»

Прыжок в будущее

Регенеративная медицина – одно из самых перспективных направлений с точки зрения коммерциализации науки. Речь идет о восстановлении поврежденных тканей при помощи субмикронных волокон и процессах их обновления. Собственно, все подходы к регенерации заключаются либо в ее активации, либо торможении – вплоть до замены целых органов. Научный сотрудник МФТИ Андрей Хоменко рассказал об исследованиях в сфере регенеративной медицины и о том, как можно создать искусственный сосуд.  

Хоменко начинает с простого: «Органы и ткани – это клетки на каком-либо каркасе. Каркасы бывают совершенно разные в зависимости от ткани, но они необходимы - выполняют опорную функцию. Просто плавать в жидкой среде клеткам "плохо". А чтобы клеткам было хорошо - не важно, будет это будущая искусственная кожа, почки или печень, мы должны сделать для них эти каркасы. Они называются клеточными матриксами. Технологий производства клеточных матриксов на сегодняшний день довольно много».

К примеру, в качестве «квартиры» для клеток учеными используется некая пористая структура, в которой размер поры приблизительно соответствует размерам клеток. По словам Хоменко, такая структура может быть биоразлагаемой – со временем клетки уничтожат «съедобный» каркас и образуют свой.

Хорошо на роль биодеградируемого материала для клеточных матриксов подходят биополимеры - как искусственного (синтезируемые), так и природного происхождения. Следующий этап – из бруска либо гранул биополимера нужно изготовить подходящий каркас. Один из методов, позволяющих сделать это, называется электроспиннинг. Применяя эту технологию, получают готовый каркас, состоящий из микро- и нановолокон полимера. В зависимости от подложки (плоская или цилиндрическая) полученный матрикс найдет свое применение как каркас для искусственной кожи или кровеносного сосуда.

Функции и свойства каркаса неразрывно связаны с будущим органом, который на этом каркасе планируется вырастить. Для некоторых цилиндрических искусственных органов помимо общих требований необходимо соблюсти еще одно – каркас должен содержать кольцевые небиодеградируемые вставки, обеспечивающие механическую прочность. Например, того требует искусственная трахея – новый проект НБИК-центра Курчатовского института, Лаборатории регенеративной медицины МФТИ и иностранных коллег.

«Сейчас мы активно работаем над созданием матриц для выращивания искусственных сосудов и трахей, - Хоменко рассказывает, в чем суть совместного проекта. – В организме человека очень много образований, которые имеют полую, цилиндрическую форму. Иногда их нужно заменить из-за какой-то болезни. Что для этого надо? Во-первых, нужно изготовить каркас - полую цилиндрическую трубку из биополимера. Электроспиннингом эта матрица получается очень легко. Достаточно плоскую подложку, которая используется для предварительных опытов, заменяем на барабан, диаметр которого соответствует диаметру сосуда, и начинаем пылить на него полимерное волокно, одновременно его вращая. Потом только вынимаем барабан и у нас получается трубка - готовый каркас».

Сама технология относительно простая. Для нее не требуется дорогостоящего оборудования, но очень важно подобрать параметры эксперимента. Естественно, что электроспиннинг – не панацея и не универсальная технология. Например, каркасы для искусственных органов, таких как печень или почки, вообще очень тяжело получить электроспиннингом – они объемные. Здесь лучше подойдут губки, или биопринтирование. А вот стенки сосуды тонкие, их сделать проще.

Электроспиннинг – это вытягивание волокон из раствора или расплава полимера при помощи приложения высокого постоянного напряжения. Технологии уже более 70-ти лет. Советский Союз был пионером в изобретении такого метода получения нановолокна. Поначалу электроспиннинг использовали не в биотехнологиях, а применяли для изготовления фильтров, особенно для атомной промышленности. Хороший пример – респиратор «Лепесток», с помощью которого ликвидировали последствия аварии на Чернобыльской АЭС. В СССР все работы по электроспиннингу были засекречены, и только ближе к 80-ым годам пришло понимание того, что по этой технологии можно сделать клеточный матрикс или каркас для искусственного органа и ткани. Но потом Советский Союз развалился, и эти работы были заморожены на долгий срок.

«Второе открытие электроспиннинг пережил в 90-х годах в Америке. Профессор Darrell Reneker заново переоткрыл метод. Он ничего не знал про советские разработки, начал с нуля и понял большой потенциал технологии. Он также начинал с небиодеградируемых крупнотоннажных полимеров, а затем перешел на биодеградируемые», - уточняет Андрей.

Процесс вытягивания волокон выглядит примерно следующим образом: есть прибор, с виду напоминающий обычный медицинский шприц, с тонкой иглой. Только вместо лекарства, он наполнен раствором полимера. Растворитель для каждого полимера свой. К примеру, для сахара плохим растворителем является спирт, а хорошим - вода.

«Мы работаем со многими биополимерами, - продолжает Хоменко. – Допустим, если это хитозан, то растворителем для него будет концентрированный уксус: 90% уксусной кислоты и 10% воды. Мы туда добавляем полимер, перемешиваем и получаем однородный, гомогенный раствор, который заливаем в устройство подачи – шприц, и начинаем прясть».

Раствор выдавливается на металлическую подложку под очень высоким напряжением – десятки киловольт. Один контакт батареи подключается к шприцу, а другой - к пластине. В основе всего метода простой физический постулат – одноименные электрические заряды друг от друга отталкиваются, а разноименные притягиваются. Такое огромное напряжение нужно для создания значительной силы расталкивания. За счет нее струйка и начинает растягиваться, увеличиваться в длине. А в диаметре, соответственно, уменьшаться. Если правильно подобрать все условия, то в полете весь растворитель успеет испариться и останется только нить из полимера, на подложку упадет сухое волокно.  

«Диаметр волокна может варьироваться от 10 до 1000 нанометров, то есть до одного микрометра. А скорость волокнообразования (сколько волокна упадет за единицу времени на поверхность) сумасшедшая, достигает нескольких километров в секунду. За счет многократных переплетений и межволоконного взаимодействия получается хороший нетканый материал», - рассказывает Хоменко. Понятная аналогия для нетканого волокна – вата или салфетка, которые тоже состоят из спутанных, многочисленных волокон.  

После повторного открытия элетроспиннинга американскими коллегами, российские ученые расширили область применения технологии - была создана регенеративная ткань из нанофибры, в ходе испытаний показавшая положительные результаты. В Саратовском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского из субмикронных волокон хитозана получили материал, больше известный, как «вторая кожа». Нетканое волокно и изготовленные из него пластыри обладают антибактериальными и ранозаживляющими свойствами. «Вторая кожа» самостоятельно рассасывается по мере заживления раны и быстро останавливает кровотечения. На вид она похожа на хлопчатобумажную ткань, хотя на ощупь гораздо нежнее.

Испытания показали, что на 14-день ожог 3-й степени практически вылечивается, если наложить на него синтетическую кожу. Ученые СГУ планируют завершить испытания к лету 2012 года, значит, в продаже разработка появиться не раньше 2013 года.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus

Главные новости

21:15 В суд подан иск против передачи Исаакиевского собора РПЦ
21:04 Трамп пообещал искоренить исламистский террор
20:56 Трамп пообещал думать в первую очередь об интересах Америки
20:24 Два этажа обрушились при взрыве дома под Парижем
20:12 Трамп вступил в должность президента США
20:11 Сотрудника RT задержали на освещении инаугурации Трампа
20:01 В Москве задержаны 27 требовавших зарплату строителей метро
19:55 Минюст подтвердил неконституционность антитабачной концепции Минздрава
19:50 Российский бегун назвал ARD замешанных в допинге тренеров
19:41 НИИ Бурденко в Москве эвакуировали из-за пожара
19:27 МИД РФ предупредил о цветной революции в Венесуэле
19:27 Протестующие в Вашингтоне устроили погром перед инаугурацией Трампа
19:10 Обама оставил Трампу записку в Белом доме
19:07 Клинтон приехала на инаугурацию Трампа
18:52 Глава воронежского завода подал в отставку после аварии «Прогресса»
18:44 Песков опроверг вмешательство Путина в выборы президента РАН‍
18:31 Украина нашла нарушение во время военной инспекции в Ростовской области
18:22 В Саратовской области родились Мадонна и Шакира
18:21 Шипулин выиграл индивидуальную гонку на этапе КМ по биатлону
18:09 В США началась церемония инаугурации Трампа
18:07 Турция заявила о «прагматичном отказе» от требования ухода Асада
17:50 Хакеры пригрозили Трампу разоблачениями его связей с Россией
17:30 Россия получила пункт ВМФ в сирийском Тартусе на 49 лет
17:26 Белоруссия экстрадирует российского блогера в Азербайджан
17:11 Медведев поручил привести в порядок 85% федеральных дорог
17:07 В Кремле прокомментировали закрытие фабрики Roshen в Липецке
16:58 ЦБ отверг претензии ФАС к переводу бюджетников на карты «Мир»
16:50 Россию заподозрили во «взломе» салюта в США
16:31 Лавров назвал ИГ варварами
16:16 Мэр Харькова отказался менять название проспекта Героев Сталинграда‍
16:05 Суд отклонил жалобу Навального на СК из-за слежки
16:01 Песков прокомментировал заявление Чубайса об ужасе в Давосе
15:43 Прокуратура попросила пожизненно лишить прав Мару Багдасарян
15:22 В Испании заявили о потере миллионов долларов из-за действий программиста из Таганрога
15:10 Медведев поручил оценить целесообразность разовой выплаты из маткапитала
15:02 Володин призвал Жириновского осторожнее высказываться по национальному вопросу
14:55 Президент Telenor ответил Чубайсу на слова об ужасе в Давосе
14:52 В Совете Европы призвали Россию отменить закон о верховенстве Конституции
14:19 В засыпанном снегом итальянском отеле найдены восемь выживших
14:19 Samsung нашла причину возгораний Galaxy Note 7
13:58 С экс-директора Хованского клабдища сняли обвинение в организации убийства
13:47 Путин выразил соболезнования премьеру Италии в связи с трагедией в Абруццо‍
13:37 Дума ратифицировала соглашение о строительстве «Турецкого потока»
13:32 Белоруссия начала поиск альтернативы российской нефти
13:15 Дефицит российского бюджета в 2016 году составил 2,97 трлн рублей
13:13 Обама нашел виноватых в невыполнении обещания закрыть Гуантанамо
13:05 В Петербурге задержали одного из лидеров протеста против «Платона»
12:51 За запах дуриана отвечают два вещества
12:48 СМИ связали публикацию «переписки Суркова» с увольнением в Кремле
12:47 Facebook заплатил рекордную сумму российскому хакеру
Apple Boeing Facebook Google NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Twitter аварии на железной дороге авиакатастрофа Австралия автопром Азербайджан Александр Лукашенко Алексей Навальный алкоголь амнистия Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антимайдан Армения армия Арсений Яценюк археология астрономия атомная энергия Афганистан Аэрофлот банковский сектор Барак Обама Башар Асад беженцы Белоруссия беспорядки бизнес биология ближневосточный конфликт болельщики «болотное дело» Борис Немцов Бразилия Великая Отечественная война Великобритания Венесуэла Верховная Рада взрыв взятка видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» видео «Полит.ру» визовый режим Виктор Янукович «ВКонтакте» ВКС Владимир Жириновский Владимир Путин ВМФ военная авиация Вторая мировая война вузы выборы выборы губернаторов выборы мэра Москвы газовая промышленность «Газпром» генетика Генпрокуратура Германия ГИБДД гомосексуализм госбюджет Госдеп Госдума гражданская авиация Греция Гринпис Грузия гуманитарная помощь гуманитарные и социальные науки Дагестан Дальний Восток День Победы дети Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин доллар Домодедово Донецк драка ДТП Евгения Васильева евро Евромайдан Евросоюз Египет ЕГЭ «Единая Россия» Екатеринбург естественные и точные науки ЖКХ журналисты закон об «иностранных агентах» законотворчество здравоохранение в России землетрясение «Зенит» Израиль Индия Индонезия инновации Интервью ученых интернет инфляция Ирак Ирак после войны Иран Иркутская область ислам «Исламское государство» Испания история История человечества Италия Йемен Казань Казахстан Канада Киев кино Китай Климат Земли, атмосферные явления КНДР Книга. Знание кораблекрушение коррупция космос КПРФ кража Краснодарский край кредиты Кремль крушение вертолета Крым крымский кризис культура Латвия ЛГБТ ЛДПР лесные пожары Ливия Литва литература Луганск Малайзия МВД МВФ медиа медицина междисциплинарные исследования Мексика Мемория метро мигранты МИД России Минздрав Минкульт Минобороны Минобрнауки Минфин Минэкономразвития Минюст мировой экономический кризис «Мистраль» Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский МКС Молдавия Мосгорсуд Москва Московская область мошенничество музыка МЧС наводнение налоги нанотехнологии наркотики НАСА наука Наука в современной России «Нафтогаз Украины» некролог Нерусский бунт нефть Нигерия Нидерланды Нобелевская премия Новосибирск Новые технологии, инновации Нью-Йорк «Оборонсервис» образование ОБСЕ общественный транспорт общество ограбление Одесса Олимпийские игры ООН оппозиция опросы оружие отставки-назначения Пакистан Палестинская автономия пенсионная реформа Пентагон Петр Порошенко погранвойска пожар полиция Польша правительство Право «Правый сектор» преступления полицейских преступность происшествия публичные лекции Рамзан Кадыров РАН Революция в Киргизии рейтинги религия Реформа армии РЖД Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Российская академия наук Россия Ростовская область РПЦ рубль русские националисты Санкт-Петербург санкции Саудовская Аравия Сбербанк связь связь и телекоммуникации Севастополь сельское хозяйство сепаратизм Сергей Лавров Сергей Собянин Сергей Шойгу Сирия Сколково Славянск Следственный комитет следствие Совет Федерации социальные сети Социология в России Сочи Сочи 2014 «Спартак» «Справедливая Россия» спутники СССР стихийные бедствия Стихотворения на случай стрельба суды суицид США Таиланд Татарстан театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм Турция тюрьмы и колонии убийство Украина Федеральная миграционная служба физика Финляндия ФИФА фондовая биржа Фоторепортаж Франсуа Олланд Франция ФСБ ФСИН ФСКН футбол Хабаровский край хакеры Харьков химическое оружие хоккей Центробанк Цикл бесед "Взрослые люди" Челябинская область Чечня шахты Швейцария Швеция школа шпионаж Эбола Эдвард Сноуден экология экономика экономический кризис экстремизм Южная Корея ЮКОС Юлия Тимошенко ядерное оружие Япония

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.