17 октября 2021, воскресенье, 05:29
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

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

Главные новости

16.10 17:34 Елизавета II по совету врачей решила отказаться от алкоголя, чтобы укрепить здоровье к 70-летнему юбилею своего правления
16.10 17:15 В Екатеринбурге 16 человек погибли от отравления метанолом
16.10 16:28 В Нижегородской области 15 человек пострадали при столкновении грузовика с двумя автобусами
16.10 16:13 Минтранс и МВД разработали поправки в правила дорожного движения, которые касаются электросамокатов
16.10 15:44 Программист, который передал порталу Gulagu.net видео с пытками заключенных, попросил политического убежища во Франции
16.10 14:15 Оперштаб по борьбе с ковидом запустил счетчик коллективного иммунитета. Сейчас он составляет в России 45%
16.10 13:44 «Ъ»: Националист Тесак перед смертью сделал девять явок с повинной и дал показания на многих своих соратников
16.10 12:22 Карельскую анархистку Екатерину Муранову исключили из списка экстремистов и террористов. Она попала туда из-за поста о взрыве в Архангельске
16.10 12:01 В России впервые умерло от ковида более тысячи человек и заразилось больше 33 тыс. Это максимумы с начала пандемии
16.10 11:28 ФСИН: ситуация после бунта во владикавказской ИК-1 стабилизировалась, пострадавших нет. 30 зачинщиков отправят в другие колонии
16.10 10:22 Четверо отдыхавших в Албании российских туристов нашли мертвыми в сауне. Полиция сообщила, что все они задохнулись
16.10 10:00 МЧС считает, что пожары торфяников в Екатеринбурге возникли из-за поджога
16.10 09:48 В Москве по делу о мошенничестве задержали израильтянина Реваза Шмерца. Показания на него дал выпрыгнувший из окна МВД юрист
15.10 22:25 В сахалинском Невельске заново открыли памятник Юрию Гагарину. В августе его нашли выброшенным на мусорной свалке
15.10 22:06 Несколько сотен заключенных устроили бунт в ИК-1 во Владикавказе. Baza утверждает, что их было 600 человек, ТАСС — что 200.
15.10 20:47 Минюст внес в список СМИ-«иностранных агентов» издание Republic и информагентство «Росбалт»
15.10 20:34 Фигуранта дела запрещенной в России организации «Сеть» Виктора Филинкова седьмой раз за месяц помещают в ШИЗО
15.10 20:18 «Яндекс.Новости» начали маркировать публикации СМИ-«иноагентов». Компания утверждает, что делает это «в соответствии с законом»
15.10 19:53 Роспотребнадзор сократил время получения ПЦР-тестов на коронавирус с 48 до 24 часов
15.10 19:28 На члена британского парламента от консерваторов Дэвида Амесса напали с ножом на встрече с избирателями. В итоге он скончался
15.10 18:42 Уральский драматург и режиссер Николай Коляда отказался вводить в своем театре QR-коды
15.10 18:30 Минобороны: эсминец ВМС США Сhafee пытался незаконно пересечь госграницу России в акватории Японского моря
15.10 17:36 Власти Пермского края планируют ужесточить антиковидные меры. В некоторых муниципалитетах могут ввести локдаун
15.10 16:49 Арестованному советнику главы «Роскосмоса» Ивану Сафронову запретили вести переписку
15.10 16:17 Омский суд взыскал со сторонников Навального почти 1,6 млн рублей в пользу полиции за работу на протестных митингах
15.10 15:42 Судебные приставы вернули жительнице Махачкалы Нине Церетиловой троих детей, которых у нее отобрал бывший муж
15.10 15:10 На красноярского бизнесмена Анатолия Быкова завели новое уголовное дело. Его обвиняют в подстрекательстве к убийству
15.10 14:31 Лавров: дети от смешанных браков автоматически должны получать российское гражданство, независимо от места их рождения
15.10 14:29 Директор новосибирского Института лазерной физики попал под следствие. Его подозревают в фиктивном контракте
15.10 14:09 В пользу гематолога Мисюриной суд взыскал более 4 млн рублей за уголовное преследование
15.10 13:45 Генпрокуратура направила в Черногорию запрос о выдаче Тельмана Исмаилова. Бизнесмена подозревают в организации убийств
15.10 13:15 На Чукотке задержали подростка, который написал в WhatsApp, что готовит нападение на школу
15.10 12:43 В России число смертей от коронавируса за сутки достигло почти 1 тыс.
15.10 12:18 На всех станциях московского метро начала работать оплата проезда через распознавание лиц
15.10 12:00 2700 лет назад жители Европы ели сыр с плесенью и запивали пивом
15.10 11:55 На 50-м году жизни после болезни коронавирусом умерла вице-мэр Уфы Гульнара Валиева
15.10 11:22 Американского миллионера Роберта Дерста приговорили к пожизненному заключению за убийство. Он сознался в нем случайно
15.10 10:47 Депутаты Госдумы разработали законопроект о контроле за рекомендательными алгоритмами в соцсетях
15.10 10:09 Власти Чукотки и Камчатки сообщили о сложностях доставки грузов по морю
15.10 10:00 Физики научились различать «лунные» и «атмосферные» нейтрино
15.10 09:06 Власти Польши утвердили законопроект о строительстве забора на границе с Белоруссией за $414 млн
15.10 08:43 Картину Бэнкси «Девочка с воздушным шаром» продали на аукционе в 18 дороже, чем до того, как ее изрезал шредер
15.10 08:08 Центр Гамалеи подал документы для постоянной регистрации вакцины от коронавируса «Спутник V»
15.10 07:40 В Москве неизвестные сорвали показ фильма о голодоморе в «Мемориале». Приехавшая полиция изъяла из офиса сигнализацию
15.10 06:58 В Забайкалье подросток признался в убийстве 14-летней девушки
15.10 05:43 Госпитализированный с заражением крови экс-президент США Билл Клинтон пошел на поправку
14.10 22:09 Александр Масляков стал полным кавалером ордена «За заслуги перед Отечеством»
14.10 21:53 СК вызвал за день на допрос 11 редакторов студенческого журнала DOXA
14.10 21:15 Девять российских ресторанов впервые в истории получили звезды Michelin
14.10 20:47 Минтруд сообщил о возвращении рынка труда к допандемийному уровню. Число безработных сократилось до 850 тыс. человек
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Болгария Бразилия Бурятия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Дания Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Кипр Киргизия Китай Коми Конституция Красноярск Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минцифры Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОАЭ ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса Омск ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Росгвардия Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат Ростех Ростуризм СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Талибан Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Хакасия Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия арест армия археология астрономия аукционы бактерии банкротство беженцы безработица бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес благотворительность блогосфера бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена демография деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество здоровье землетрясение изнасилование импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коронавирус коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература математика медиа медицина метро мигранты млекопитающие монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость нейробиология некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия психология пытки ракета рейтинги реклама религия ретейл робототехника рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны смертность социология спецслужбы спутники статистика страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Бастрыкин Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Алтайский край Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Астраханская область Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Бутовский полигон Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Милонов Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Калужская область Кирилл Серебренников Кировская область Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Наталья Поклонская Нижний Новгород Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олег Дерипаска Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Самарская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Тюменская область Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Эммануэль Макрон Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников домашние животные дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный криптовалюта крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие хроники обнуления эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Всемирная организация здравоохранения Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 рейтинг Forbes Аль-Каида Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Путин20летназад новость20летназад Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT Microsoft NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks YouTube

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. 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, 1998–2021.