Российские ученые создали новый вид нановолокнистых биополимерных материалов

Ученые из Российского экономического университета им. Г. В. Плеханова совместно с коллегами из Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН и Института химической физики им. Н. Н. Семенова РАН получили новый вид нановолокнистых биополимерных материалов. Материалы обладают уникальными свойствами и могут применяться при изготовлении оболочек и капсул лекарственных средств, бактерицидных перевязочных, фильтрующих и защитных материалов, а также для биорезорбируемых (заменяемых со временем костной тканью)
Сотрудники центра коллективного пользования «Научное оборудование» и лаборатории «Перспективные композиционные материалы и технологии», созданной на базе кафедры химии и физики РЭУ им. Г. В. Плеханова, синтезировали ультратонкие волокна на основе поли-3-гидроксибутирата с помощью метода электроформования — процесса получения микро- и нановолокон произвольной длины из полимерных расплавов в электродинамическом поле под воздействием высокого напряжения.
Созданные полимеры содержат малую концентрацию комплекса железа (III) и тетрафенилпорфирин — гетероциклическое соединение, аналог природных порфиринов. Введение металлокомплексов порфиринов обеспечивает бактерицидные свойства, а добавка комплекса железа (III) повышает электроповодность расплава биополимера, из которого формируются ультратонкие волокна, чем способствует повышению производительности процесса получения данного материала.
«Добавление комплекса железа (III) с тетрафенилпорфирином в раствор полимера влечет резкий рост кристалличности и замедление молекулярной подвижности в аморфных областях ультратонких волокон. В результате полученные биополимерные материалы обладают сочетанием свойств, которые можно варьировать и задавать в зависимости от назначения, и пригодны для решения сразу нескольких задач», — рассказал сотрудник лаборатории «Перспективные композиционные материалы и технологи» на базе кафедры химии и физики РЭУ им. Г. В. Плеханова, Анатолий Ольхов.
При исследовании порфиринов с металлокомплексами (железо (III) тетрафенилпорфирин) было установлено, что помещенные в бактериальную и микробную среду образцы данных соединений в первую очередь ведут к резкому снижению микробной и бактериальной активности, а затем останавливают и препятствуют росту числа гифов бактерий.
«Введение бактерицидных агентов увеличивает более чем в 4 раза антибактериальную активность нетканого материала по сравнению с существующими аналогами, что обеспечивает бактерицидные свойства и позволяет планировать выпуск высокоэффективной медицинской продукции. Созданная технология обладает большим потенциалом, так как именно ультратонкие волокна с варьируемым диаметром и свойствами позволяют использовать их в получении продуктов различного назначения, в линейке которых: скаффолды (»строительные леса«) для выращивания живых клеток, матрицы контролируемого высвобождения лекарств, оболочки и капсулы лекарственных средств, бактерицидные раневые повязки, биорезорбируемые имплантаты, защитные и фильтрующие системы», — пояснила сотрудник центра коллективного пользования «Научное оборудование» РЭУ им. Г. В. Плеханова, Полина Тюбаева.
Ученые уже создали из полученного материала противораневые антимикробные повязки, содержащие кровоостанавливающие элементы, а также имплантаты ахиллова сухожилия. Бактерицидная добавка с комплексом железа сходна с гемоглобином крови, поэтому не только обеззараживает раны, но и способствует быстрому сворачиванию крови. Технология запатентована.