Новые материалы для 3D-биопечати тканей разработаны в ННГУ

В Нижегородском государственном университете имени Н.И. Лобачевского (ННГУ) разработан новый материал для 3D-биопечати, который может сыграть важную роль в регенеративной медицине. Этот материал представляет собой композицию, основанную на природном полимере хитозане и термопластичном поликапролактоне, широко используемом в 3D-печати. Состав, созданный учеными химического факультета, предназначен для восстановления поврежденных тканей, таких как кожа, кости и кровеносные сосуды, и имеет уникальное свойство – после выполнения своей функции он разлагается и выводится из организма.

Как объяснил один из авторов разработки, научный сотрудник кафедры высокомолекулярных соединений и коллоидной химии ННГУ Иван Леднев, сочетание поликапролактона с хитозаном позволяет добиться отличных характеристик для биопринтинга. Хитозан, обладающий высокими биосовместимыми свойствами, повышает прочность материала и его безопасность, благодаря своим антисептическим и нетоксичным качествам. В свою очередь, поликапролактон отвечает за гибкость и пластичность композиции, что важно для создания различных типов тканей.

Для соединения этих двух полимеров ученые использовали органический растворитель — диметилсульфоксид. Масса, полученная с помощью ультразвуковой обработки, приобрела однородную структуру, что позволило эффективно использовать ее в процессе 3D-печати. Такая комбинация полимеров может быть использована для создания широкого спектра тканей, от биопластырей до искусственных тканей для лёгких, что открывает новые возможности для медицинской практики.

Поликапролактон, как уже показали предыдущие исследования, используется при создании искусственных сосудов, однако его недостатком является отсутствие реакции с водой, что может повысить риск тромбоза. Хитозан, наоборот, хорошо растворяется в воде и помогает предотвращать этот риск, а также устраняет воспалительные реакции, возникающие при разложении поликапролактона, когда он выделяет кислоту.

Учёные ННГУ уверены, что их работа откроет новые горизонты в области регенеративной медицины. В перспективе, использование имплантатов из хитозана и поликапролактона может стать заменой титановых пластин, применяемых при сложных переломах, когда восстановить ткани крайне трудно. Новый материал будет не только прочным, но и достаточно гибким, что важно для долгосрочного использования в человеческом организме.

Проект развивает результаты предыдущих исследований, в частности, работу по связыванию хитозана с полилактидом — другим материалом для 3D-печати. Это исследование было запатентовано в 2024 году при содействии Центра трансфера технологий ННГУ. Работы выполнялись в рамках гранта РНФ № 23-13-00342, который был посвящён созданию биосовместимых и биодеградируемых материалов для тканевой инженерии с бактерицидными свойствами.

Новые материалы уже испытаны в биопечати, и ученые продолжают работу над их совершенствованием, чтобы настроить их для различных медицинских применений. В ближайшие годы такие разработки могут стать неотъемлемой частью медицинских технологий, улучшая качество жизни пациентов и расширяя возможности современной медицины.