четверг

Новый биоматериал имитирует ткани человека


Как наноинженеры США изобрели новый биоматериал, который более точно имитирует ткани человека.

Этот новый биоматериал предназначен для восстановления поврежденных тканей человека. Главная особенность биоматериала в том, что он не морщится, когда растягивается. Это изобретение, сделанное наноинженерами из Университета Калифорнии (Сан-Диего, Калифорния, США), знаменует собой значительный прорыв в тканевой инженерии, так как более точно имитирует свойства родной ткани человека.

Шаочен Чен (Shaochen Chen), профессор факультета (департамента) наноинженерии в инженерной школе Якобса при университете Калифорнии, весной 2011 года заявил о своих надеждах на то, что в будущем тканевые заплаты, которые используются для восстановления поврежденных стенок сердца, кровеносных сосудов или кожи, будут более совместимыми с родной тканью человека, чем заплаты, доступные на сегодняшний день. Результаты исследования профессора Чена были опубликованы в одном из выпусков англоязычного научного журнала Advanced Functional Materials (Расширенные функциональные материалы).

Новый биоматериал был создан с помощью новой технологической платформы в области тканевой инженерии и регенеративной медицины. Примерно в 2007 году профессор Чен получил от Национального института здоровья США грант в размере $ 1,5 млн на разработку платформы биофабрикации, развитием которой он непрерывно занимается уже на протяжении нескольких лет. В новом методе биофабрикации используется свет, точно контролируемые зеркала и компьютерная система проекции. Такой метод биофабрикации буквально отсвечивает на решение для новых клеток и полимеров, и позволяет построить трехмерную конструкцию наподобие строительных лесов с четко определенными моделями любой формы для тканевой инженерии.

Как утверждал профессор Чен, у них получился совершенно новый материал, поэтому они вынуждены были изучать и другие возможности его применения. По его мнению, подбор и нахождение применения для этого материала в сфере обороны, энергетики или связи является только вопросом времени. 

По словам профессора Чена, его исследовательская команда в первую очередь была ориентирована на создание биологических материалов, но разработанная ими производственная технология может быть использована для конструирования многих других видов материалов, включая металлические части, которые, например, обычно используются на космических кораблях и аппаратах.

В ходе исследования оказалось, что форма является необходимым механическим свойством нового материала. В то время, как большинство инженерных тканей наслаивается наподобие строительных лесов, которые принимают форму круглых или квадратных отверстий, команде Чена удалось создать два новых объекта. Один из объектов получил название  "повторно входимые или реентерабельные Соты", а другой - "отрезанное отсутствующее ребро" (cut missing rib). 

Обе формы обладают свойством отрицательного соотношения Пуассона (т.е. не имеют складок при растягивании) и поддерживают это свойство не зависимо от того, имеет ли тканевая заплатка один или несколько слоев. Один слой полученного объекта в два раза толще человеческого волоса, поэтому количество слоев, используемых в тканевой заплате, зависит от толщины собственной нативной ткани, которую врач пытается восстановить. К примеру, один слой полученного объекта не будет иметь толщину, достаточную для ремонта сердечной стенки или кожной ткани человека. 

Следующий этап исследования будет включать в себя работу с департаментом биоинженерии в инженерной школе Якобса, чтобы сделать тканевые трансплантаты для восстановления поврежденных кровеносных сосудов.

В состав научной группы входят исследователи постдокторантуры в нескольких дисциплинах: 

  • Дэвид Фоздар (David Fozdar) из Техасского университета в Остине, инженерно-механический факультет; 
  • Ли-Синь Хан (Li-Hsin Han) из школы медицины Стэнфордского университета, факультет ортопедической хирургии;
  • Пранав Зоман (Pranav Soman) и Джим Ву Ли (Jim Woo Lee) из инженерной  школы Якобса при университете Калифорнии, факультет наноинженерии.


Ссылки

Dr. Shaochen Chen personal page
http://nanoengineering.ucsd.edu/schen/

Advanced Functional Materials journal homepage 
http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1616-3028