Современная медицина все еще стремится получить инновационные материалы для заживления ран и порезов, способные не только защищать ткани от инфекций, но и участвовать в процессе регенерации: доставлять лекарственные вещества непосредственно в поврежденную область, не нарушая работу здоровых клеток. Кроме того, такие материалы должны быть биосовместимы, устойчивы к влаге, иметь достаточную прочность и пористую структуру.
В России разработали наноматериал для медицинских повязок нового поколения
Новый материал создан из сверхтонких нитей оксида алюминия. Преимущество такого состава — в эластичности нановолокон и гибкости структуры.
Unsplash
Ученые могут задавать повязке желаемые свойства: антибактериальные, ранозаживляющие или кровоостанавливающие.
Процесс создания наноматериала для заживления ран
К этой цели приблизилась группа исследователей из НИТУ МИСИС, Сколтеха и Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН. Для создания универсальной наноповязки они применили технологию электроспиннинга - когда раствор поливинилового спирта с оксидом алюминия распыляется через тончайшую иглу. Под давлением жидкость «выстреливает» в виде струи, высыхает в полете и оседает на поверхности в виде ультратонких нитей.
«Ключевая задача — получение как можно более тонких волокон, поскольку чем тоньше нить, тем выше общая площадь поверхности материала, что особенно важно для адсорбции, высвобождения лекарств и взаимодействия с тканями. Мы создали модель, позволяющую точно предсказывать толщину волокон. Это критически важно для воспроизводимости и дальнейшего масштабирования технологии», — рассказал Мохамад Ибрагим, ученый, сотрудник лаборатории ускоренных частиц НИТУ МИСИС.
Мохамад Ибрагим, ученый, сотрудник лаборатории ускоренных частиц НИТУ МИСИС
Исследователи учли напряжение, расстояние между иглой и приемником, концентрацию оксида алюминия — так удалось снизить диаметр волокон до 178 нанометров. Так как чистый поливиниловый спирт легко растворяется в воде и плохо держит форму, специалисты усовершенствовали нити, добавив к наночастицам оксида алюминия сшивающий агент. Теперь материал сохраняет структуру даже после замачивания.
Технология электроспиннинга
«Полученный композит обладает свойствами, которые ранее было сложно объединить в одном материале: водостойкость, биосовместимость, высокая площадь поверхности и механическая стабильность. Используя разные составы, можно создавать материал для множества применений. Это открывает путь к изготовлению медицинских повязок нового поколения — с возможностью доставки лекарств, обеззараживания и остановки кровотечения», — отметил к.ф-м.н. Алексей Салимон, заведующий кафедрой физической химии НИТУ МИСИС.
Проведенные биологические тесты уже подтвердили безопасность композита с оксидом алюминия для клеток соединительной ткани человека. Следующий этап — применение разработки для создания матриксов для регенерации кожи.