Skip to Content

КРАБЫ И ВОДОРОСЛИ ПРИХОДЯТ НА ПОМОЩЬ

Ученые лаборатории химии растительных биополимеров Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики Уральского отделения РАН разрабатывают новые материалы на основе биополимерных комплексов, предназначенные для применения в медицине и фармакологии.
Одна из последних актуальных разработок архангельских химиков — биополимерные композитные аэрогели. Это материалы, обладающие уникальными физическими свойствами, которые позволяют повысить эффективность процесса лечения раневых поверхностей человека и животных.
Ученые лаборатории химии растительных биополимеров Института экологических проблем Севера ФИЦКИА УрО РАН получают органические аэрогели на основе биополимерных комплексов. Разработанный комплекс «альгинат-хитозан» производится из альгината бурых водорослей Белого моря и хитина (хитозана) панцирьсодержащего сырья (крабы, креветки), добываемого в Баренцевом море. Биополимеры — высокомолекулярные соединения (полисахариды, лигнин, хитин и т.д.), извлекаемые из природных источников растительного и животного происхождения, — обладают ценными биологическими свойствами: совместимостью с живыми тканями и биоразлагаемостью (способностью быстро деструктировать под влиянием факторов окружающей среды).
— 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.

Использование таких разных материалов дает синергетический эффект: 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 диоксида углерода, который благодаря высоким температуре и давлению находится в состоянии сверхкритического флюида, то есть приобретает свойства, промежуточные между его жидкой и газовой фазами. Сушку материала осуществляют в экстракционных установках (автоклавах) для СКФ-экстракции.
В результате сушки получается мезопористая матрица с очень низкой плотностью и массой (иногда аэрогели метафорически называют «замороженный дым» и «твердый газ»). В трехмерной структуре этого вещества жидкая фаза полностью заменена воздухом. Аэрогель имеет низкий коэффициент теплопроводности, электропроводности и преломления света, иначе говоря, обладает свойствами изоляционного материала.
Как отмечает Ольга Бровко, такой аэрогель может иметь разные области применения. Например, его можно использовать для получения биосенсоров — регистрирующих элементов, позволяющих оценивать содержание определенных веществ в среде (воздухе, воде и т.д.). Также аэрогель может использоваться как энтеросорбент. А благодаря высокой пористости и биосовместимости аэрогель востребован в биомедицине как средство доставки лекарственных веществ к органу-мишени (больному органу) или в тканевой биоинженерии для временной замены поврежденных 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.
Проведенные лабораторные испытания аэрогеля (в комбинации с антисептическим лекарственным средством) на растворах, моделирующих состояние раневой поверхности, оказались результативными. 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 заживления раны должен протекать более эффективно и рационально, чем при лечении с использованием стандартной медицинской повязки.
Следующий этап работы ученых предполагает испытание на реципиентах — подопытных животных.
Вадим Рыкусов,
пресс-секретарь ФИЦКИА УрО РАН
Год: 
2020
Месяц: 
май
Номер выпуска: 
9-10
Абсолютный номер: 
1213
Изменено 25.05.2020 - 15:15


2012 © Российская академия наук Уральское отделение
620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91
makarov@prm.uran.ru +7(343) 374-07-47