Як розробка українських вчених змінить медицину: гідрогель з НАНУ

Матеріал опубліковано в рамках конкурсу Tech Today Awards

У той час, як у MIT розробляють захисну шкіру, дослідники Інституту молекулярної біології і генетики (ІМБГ) НАН України створили серію натуральних гідрогелів, які ідеально поєднуються з біологічною тканиною. Проект дослідження відбувається у рамках гранту Національної академії наук України та Міністерства Оборони, за тісної співпраці з Науково-дослідним інститутом проблем військової медицини.

“Бактерійна наноцелюлоза” розрахована на застосування не тільки у клінічних, а й у польових умовах. У цьому контексті поява такого матеріалу у стінах Національної академії наук України має надзвичайне значення для лікування опіків та пошкоджень тканин – усе це, на жаль, дуже часто зустрічається у поранених солдат, які беруть участь у бойових діях.

Натуральний гідрогель, який виробляється особливими бактеріями, поводить себе дружньо до біологічної тканини, тому може ефективно використовуватися при опіках 2-го ступеня, а також забезпечувати ефективну доставку розчинів лікарських засобів прямісінько до ураженої зони, водночас, захищаючи та зволожуючи її.

«МЕДИЦЕЛ»

Медицел

Бактерійна наноцелюлоза. На фото вгорі: ліворуч – процес біосинтезу натурального гідрогелю; праворуч – отриманий в результаті синтезу шаруватий матеріал із великою питомою площею поверхні. На фото внизу: мікропориста волокниста структура бактерійної наноцелюлози (вигляд під електронним мікроскопом). Джерело: nas.gov.ua

Слово “бактерійна” безпосередньо пов’язане з тим, як виробляють основу для Медицел. Натуральний гідрогель науковці синтезують за допомогою живих бактерій, одними з яких Komagataeibacter. Отримана структура біологічного матеріалу має велику питому площу, через це гідрогель ефективно утримує до 99% вологи та забезпечує “дихання”.

«Таких розробок, як у нас є декілька. Наш продукт — це продукт синтезу бактерій, тому він надзвичайно дешевий, він просто виробляється, і у цьому полягає його перевага, — розповіла Sciece Ukraine Наталія Козировська, старший науковий співробітник Лабораторії мікробної екології ІМБГ та головний автор розробки. — Целюлоза нейтральна, її можна залишати, вона не викликає ніяких імунних реакції».

Технологія виробництва бактерійної наноцелюлози також дозволяє за необхідності маніпулювати її структурою, культивуючи той чи інший вид бактерій. Тому питання модифікації з метою отримання нових властивостей медицелу залишається одним з пріоритетних напрямків дослідження українських науковців.

Наталія Козировська

Провідний дослідник Наталія Козировська, кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Інституту молекулярної біології і генетики НАН України. Джерело: imbg.org.ua

Можливості розробленого медичного засобу, м’яко кажучи, важко переоцінити: натуральний гідрогель може стати тимчасовим замінником шкіри та практичним каналом транспортування ліків до ураженої тканини, і все це без ризиків відторгнення або запалення.

«Скажімо, у медицині з целюлози роблять скафолди, такі макети, з яких можна утворювати кістки і органи, засіваючи макети або стовбуровими клітинами, або створювати такі умови, щоби працювали не клітини, а лише їхні везикули (ред. — складові біологічних клітин, органели).», – додала Козировська.

Скафолди або каркаси для вирощування органів
Скафолди або каркаси для вирощування органів, надруковані на 3D-принтері. Джерело: Smithsonian/ Laurie Rubin

Зробимо мікс

Коли дослідники відшліфували технологію отримання натуральної наноцелюлози, були розроблені нові прототипи. Як зазначають науковці, сам по собі “Медицел” не виявляє антибактеріальної дії, однак потрібні властивості можна легко отримати, додавши необхідну медичну складову у композит. Для післяопераційного відновлення пошкоджених ділянок був розроблений “Іоноцел” – композит наноцелюлози з мікроцидом, а для загоєння застарілих ран – “Ізацел” з метисазоном.

Приклад застосування наноцелюлозних гідрогелів серії «Іоноцел» для покриття опіків. Джерело: nas.gov.ua
Приклад застосування наноцелюлозних гідрогелів серії «Іоноцел» для покриття опіків. Джерело: nas.gov.ua

Інші варіації – “Капроцел” та “Шикоцел” повинні ефективно боротися з відкритими ранами та опіками відповідно.

Окрім клінічних та польових випадків, новий натуральний гідрогель може стати у нагоді косметичній галузі, зокрема для зволоження та лікування шкірних захворювань. Однак багато хто б зауважив, що ця штука повинна бути у аптечці не тільки кожного солдата, але й у кожній домівці: лишень подумайте, як можна рятувати від опіків себе та дітей.

ГІДРОГЕЛЬ

Штучні гідрогелі відомі науці досить давно. Гідрогель являє собою мережу гідрофільних (поглинають рідину) полімерних ланцюгів. Іноді вони зустрічаються у вигляді колоїдного гелю, в якому вода знаходиться у дисперсії. Гідрогелі мають високу абсорбційну здатність (вони можуть містити понад 90% води). Вони також дуже гнучкі та схожі на натуральні тканини, через значний вміст води.

Планується, що серія “Медицел” потрапить до військових аптечок вже на початку 2017 року, коли завершаться усі клінічні випробування. Тим часом можна вважати, що бактерійний гідрогель з НАНУ наближає нас ще на один крок до розвиненої регенеративної медицини, яка отримала неабиякий поштовх на Заході. Однак, щоби це стало дійсністю в Україні, зазначають науковці, потрібно подолати законодавчі бар’єри та надати галузі фінансування.

Автор: Валентин Солонечний

Оригінал опубліковано 12.05.2016 на Science Ukraine.

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я