Российские ученые создают полимерный материал для тканевой инженерии

Ученые из Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова модифицировали полимеры молочной кислоты, сделав их пригодными для использования в качестве имлантатов в регенеративной медицине. Результаты своей работы исследователи представили в журнале Mendeleev Communications. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда. Грантом РНФ руководит доктор физико-математических наук Юрий Рочев.

Полимеры молочной кислоты, или полилактиды, используются для изготовления прочных, плотных и эластичных имплантатов, которые находят применение в тканевой инженерии. Особенно хороший вариант – использование сополимеров полилактидов с гликолидами, содержащими две функциональные группы – карбоксильную и гидроксильную, поскольку именно такой материал может быстрее разрушаться в человеческом организме, давая возможность роста восстановленной ткани. Они являются одними из самых изученных и перспективных полимеров, использующихся для тканевой инженерии, позволяющих внедрить биомиметический подход к регенерации (в основе которого лежит сходство синтетических материалов с природными) и призванных воссоздать структуру живой ткани.

Эти полимеры имеют свои достоинства, во-первых, их получают из возобновляемых источников (кукурузы и сахарного тростника), а, во-вторых, они обладают биосовместимостью. Однако одним из существенных недостатков полимеров молочной кислоты является их низкая прочность и эластичность, а также плохая перерабатываемость.

Для устранения этих недостатков можно вводить в макромолекулы полилактида фрагменты, содержащие кратные связи между атомами, которые под действием света или тепла способны полимеризоваться и «сшивать» полимер, повышая его эластичность и прочность. Ситуация осложнялась тем, что модификацию сополимера молочной кислоты и гликолида без разрушения его химической структуры можно было проводить только по концевым группам – гидроксильной и карбоксильной. Однако обе эти группировки обладают малой химической активностью. Поэтому перед учеными встала задача найти подходящий метод модификации полимера.

В своей работе ученые показали возможность одностадийной модификации полимеров молочной кислоты по концевым функциональным группам с получением полимеризационно-способных метакриловых производных полилактида, на основе которых в дальнейшем могут быть сформированы «сшитые» пленки и объемные биомиметические структуры.

«В качестве компонентов с непредельными связями мы использовали метакрилатные олигомеры. Мы исследовали три возможных метода модификации – этерификация карбоксильных и гидроксильных групп и введение метакрилатных группировок в полилактид через промежуточное образование уретановых производных при взаимодействии концевых гидроксильных групп полилактида с диизоцианатами. Последние два метода оказались наиболее удобными», – сказал один из авторов статьи, доктор химических наук Петр Тимашев.