Учёные из Архангельска успешно испытали новый материал для заживления ран

Учёные лаборатории химии растительных биополимеров Института экологических проблем Севера ФИЦКИА УрО РАН провели успешные испытания нового материала, предназначенного для применения в медицине и фармакологии.

Как сообщает пресс-служба исследовательского центра, данный материал представляет собой органический аэрогель на основе биополимерных комплексов. Это вещество, обладающее уникальными физическими свойствами, позволяют повысить эффективность процесса лечения раневых поверхностей человека и животных.

Разработанный комплекс «альгинат-хитозан» производится из альгината бурых водорослей Белого моря и хитина (хитозана) крабов и креветок, добываемых в Баренцевом море.

— Макромолекула альгината содержит карбоксильные группы, которые заряжены отрицательно, а макромолекула хитозана — аминогруппы, заряженные положительно, — объясняет ведущий научный сотрудник лаборатории Ольга Бровко. — При взаимодействии отрицательно и положительно заряженных групп и образуется комплекс. Его структура, морфология и свойства отличаются от структуры и свойств исходных полиэлектролитов.

Фактически речь идёт о своеобразном синергетическом эффекте: в составе биополиэлектролитного комплекса один полиэлектролит усиливает, взаимно обогащает свойства другого. В результате, материал обретает новые свойства. 

Технология получения аэрогеля включает несколько этапов. Сначала из исходных полиэлектролитов — альгината и хитозана получают гель. Затем гель проходит стадию сушки в среде сверхкритического флюида (диоксида углерода). В результате получается мезопористая матрица с очень низкой плотностью и массой — иногда аэрогели метафорически называют «замороженным дымом» и «твёрдым газом». В трёхмерной структуре этого вещества жидкая фаза полностью заменена воздухом. Аэрогель имеет низкий коэффициент теплопроводности, электропроводности и преломления света. Иначе говоря, обладает свойствами изоляционного материала.

Такой аэрогель может иметь разные области применения. Например, его можно использовать для получения биосенсоров — регистрирующих элементов, позволяющих оценивать содержание определённых веществ в среде. Также аэрогель может использоваться как энтеросорбент. А благодаря высокой пористости и биосовместимости аэрогель востребован в биомедицине как средство доставки лекарственных веществ к больному органу или в тканевой биоинженерии для временной замены повреждённых живых тканей. 

Пористая структура инновационного аэрогеля позволяет насыщать материал лекарственными веществами и одновременно гарантирует стабильное поглощение влаги. Это означает, что аэрогель может стать эффективным компонентом раневых повязок нового поколения. 

Проведённые лабораторные испытания аэрогеля, в комбинации с антисептическим лекарственным средством, на растворах, моделирующих состояние раневой поверхности, оказались результативными. Испытуемый биополимерный аэрогель работает по заданной схеме. 

Благодаря инновационному материалу происходит постепенное, пролонгированное высвобождение лекарства из медицинской повязки в терапевтических дозах, что исключает передозировку активного вещества тканями раневой поверхности. Это означает, что процесс лечения, заживления раны должен протекать более эффективно и рационально, чем при лечении с использованием стандартной медицинской повязки. 

Следующий этап работы учёных предполагает испытание на реципиентах — подопытных животных.

Биополимеры — высокомолекулярные соединения (полисахариды, лигнин, хитин и т. д.), извлекаемые из природных источников растительного и животного происхождения и обладающие ценными биологическими свойствами — совместимостью с живыми тканями и биоразлагаемостью (способностью быстро деструктировать под влиянием факторов окружающей среды).