29 мая 2020, пятница, 14:16
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

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

13:31 В Москве около здания МВД задержали несколько человек, среди них − депутат Мосгорудмы Сергей Митрохин
12:59 Таиланд возобновит международное авиасообщение с 1 июля
12:30 Две бактерии помогают насекомым выжить на бедной диете
12:21 Московская полиция предупредила о незаконности любых публичных мероприятий во время карантина
12:00 Новость из прошлого: 29 мая 2000 года — Лидер югославской оппозиции рассчитывает на Москву
11:57 Детский омбудсмен Кузнецова предложила сократить финансирование клиник, которые делают аборты
11:30 В Южной Корее вернули отмененные ограничения из-за новых случаев COVID-19
11:30 Аспирантка решила задачу из теории узлов, которая полвека не поддавалась математикам
10:44 В России 8,5 тыс. новых случаев COVID-19. С начала эпидемии заразились 387 тыс. россиян
10:19 Голосование по поправкам в Конституцию может пройти на открытом воздухе в течение нескольких дней
10:01 Флуоресценция клеток организма поможет определить границы опухолей
09:39 Против основателя «Омбудсмена полиции» Воронцова завели еще два уголовных дела
28.05 21:55 Полиция арестовала подростка, который задушил 9-летнюю девочку
28.05 21:05 ТЭФИ-2020 перенесли на май 2021 года
28.05 20:36 Главреда «Медиазоны» и двух журналистов «Эха Москвы» отпустили из полиции
28.05 20:08 Водолазы нашли тело одной из пропавших в Псковской области девочек
28.05 19:59 Роспотребнадзор Кемерово обвинил россиянку в заражении коронавирусом соседа по дому через вентиляцию
28.05 19:12 Власти Санкт-Петербурга смягчат введенные из-за пандемии ограничения с 1 по 14 июня
28.05 18:43 С 1 июня москвичи смогут гулять по графику только по адресу прописки
28.05 18:14 Пьяная толпа из 25 человек напала на полицейских в Подмосковье
28.05 18:08 Власти Москвы опубликовали график прогулок
28.05 17:34 Муниципальные депутаты Москвы потребовали освободить журналиста Илью Азара
28.05 17:12 Сергей Собянин: ограничения в Москве сохранятся до создания вакцины
28.05 16:48 На главу Россельхознадзора подали заявление о вымогательстве $500 тыс. у польской компании. Ведомство это отрицает
28.05 16:10 Полиция задержала главреда «Медиазоны» и двух журналистов «Эха Москвы» за одиночные пикеты в поддержку Ильи Азара
28.05 16:10 Депутаты Томской области назначили себе компенсации за покупку масок и перчаток
28.05 16:01 В центре Москвы неизвестный открыл огонь с крыши жилого дома
28.05 15:50 Госдума хочет наказывать россиян за участие в заграничных семинарах нежелательных организаций
28.05 15:22 Основатель «Омбудсмена полиции» стал фигурантом еще одного уголовного дела
28.05 14:38 «Насколько мне известно − это не так». Песков заявил, что у него нет подтверждения высокой смертности медиков от COVID-19 в России
28.05 14:37 Порошенко занял третье место среди самых богатых украинцев по версии Forbes
28.05 14:12 Роспотребнадзор рекомендовал кинотеатрам рассаживать зрителей в метре друг от друга
28.05 14:01 Журналиста Илью Азара арестовали на 15 суток за одиночный пикет в поддержку «Омбудсмена полиции»
28.05 13:40 В Миннеаполисе начались погромы из-за убийства полицейским задержанного, есть погибшие
28.05 13:30 Древняя ДНК рассказала, что ели и чем чистили зубы японцы эпохи Эдо
28.05 13:29 Прокуратура вынесла представление главе Хакасии из-за невыплат надбавок медикам. После этого врачи получили деньги
28.05 13:02 В Петербурге санитара перевели в уборщики и отказались доплачивать за работу с COVID-19. Он пожаловался в СК и прокуратуру
28.05 12:30 В Вене открылся новый музей «Альбертина Модерн»
28.05 12:08 На главу Минприроды Северной Осетии завели дело о растрате 400 млн рублей
28.05 11:44 «Это не делает нас "арбитром истины"». Глава Twitter объяснил, почему твиты Трампа пометили как недостоверные
28.05 11:30 Погребение викингов обнаружилось под полом частного дома в Норвегии
28.05 11:17 Защита шамана Габышева подала иск в суд с требованием признать незаконной его госпитализацию в психдиспансер
28.05 10:50 В России выявили 8,3 тыс. новых случаев коронавируса. Всего заболели 379 тыс. человек
28.05 10:43 Boeing возобновила производство самолетов 737 MAX. Выпуск приостанавливали после двух авиакатастроф
28.05 10:30 Построена модель параметров атмосферы над Северной Атлантикой за последние 40 лет
28.05 10:12 В США от коронавируса умерли более 100 тыс. человек
28.05 09:56 ВШЭ: четверть россиян считают коронавирус выдумкой заинтересованных лиц
28.05 09:31 Власти отложили референдум об объединении Архангельской области и Ненецкого округа на неопределенный срок
27.05 21:55 Минздрав решил не включать в статистику по коронавирусу носителей коронавируса без симптомов
27.05 21:03 В Сочи переименовали р. Хероту
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия 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 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 Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса 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 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 бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес благотворительность блогосфера бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена 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 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 ракета рейтинги реклама религия ретейл робототехника рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны 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 Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев 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 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 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 Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина 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 дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный 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 эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война 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 Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД 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
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
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, 1998–2020.