Тканевая инженерия

Е.В. Купряхина, студент 2 курса

Руководитель: к.т.н., доц. О.В. Асташкина

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

E-mail: thvikm@yandex.ru

Тканевая инженерия (ТИ) – одно из направлений биотехнологии, занимающееся созданием биологических заместителей тканей и органов. Создание тканеинженерного имплантата (графта) включает несколько этапов: отбор и культивирование собственного или донорского клеточного материала; разработка специального носителя для клеток (матрицы) на основе биосовместимых материалов, на этом этапе определяется форма и структура будущего органа; нанесение культуры клеток на матрицу; непосредственное внедрение графта в область пораженного органа.

Клеточный материал может быть представлен клетками регенерируемой ткани или стволовыми клетками. Для создания матриц графтов применяют биологически инертные синтетические материалы, материалы на основе природных полимеров (хитозан, альгинат, коллаген), а также биокомпозитные материалы (таблица 1). Большинство биоматериалов тканевой инженерии легко разрушаются (резорбируются) в организме и замещаются его собственными тканями. При этом не должны образовываться промежуточные продукты, обладающие токсичностью, изменяющие рН ткани или ухудшающие рост и дифференцировку клеточной культуры.

Таблица 1 - Классы биоматериалов, применяемых в тканевой инженерии

Био-материал	Биосов-мести- мость	Резорбция	Области применения
Гидрокси-апатит	+	Нерезорбируемый	Костная ткань
Альгинат	++	Полная	Перевязочные материалы, в тканевой инженерии в виде гидрогелей
Хитозан	++	Полная	Перевязочные материалы, в виде пленок, губок; в сочетании с коллагеном (реконструкция костной, мышечной, хрящевой тканей, сухожилий)
Коллаген	+++	Замещение собственными белками, ферментативный лизис	Перевязочные материалы (губки, трехмерные модели, пленки), как матрица-носитель практически для всех культур клеток
Внекле-точный матрикс	++++	Ремоделирование с заменой собственными белками	Шовный материал, в ТИ (трехмерные модели, пленки) как матрица-носитель для практически всех культур клеток

Таким образом, благодаря применению биоматериалов, можно создавать ткани, которые способны устранять не только физические и механические недостатки поврежденных тканей, но и восстанавливать биологические функции.

Применение наноматериалов в медицине

И.К. Терещенко, студент

Руководитель: к.т.н., доц. О.В. Асташкина

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

E-mail: thvikm@yandex.ru

В данной работе проведен анализ научно-технической литературы в области применения наноматериалов и нанотехнологий в медицине.

Создать лекарство проще, чем доставить его по назначению. В настоящее время широко разрабатываются нанонисители лекарственных препаратов. Крошечные, разлагаемые микроорганизмами частицы, наполненные лекарством, могут стать решением некоторых больших проблем человеческого здоровья, включая рак и туберкулез. Их секрет в размере упаковки.

Уже разработана система доставки наночастиц внутрь раковых опухолей. После того как специально сконструированные наночастицы попадают в «тело опухоли», благодаря белковым маркерам они остаются внутри и осаждаются на стенках сосудов, вызывают закупоривание сосудов в тканях опухоли. В результате около 20 % сосудов опухоли оказываются закупоренными, что приводит к остановке ракообразования. С помощью наночастиц можно не только блокировать сосуды, но и доставлять внутрь опухоли медицинские препараты, разрушающие ее.

Большинство фармацевтических препаратов, включая современные препараты от рака, являются гидрофобными, что мешает доставлять лекарства через кровь, которая состоит в основном из воды. Для доставки препаратов в кровь разработан метод наноосаждения, основанный на использовании двух потоков жидкости, направляющихся друг к другу в ограниченной области. Первый поток состоит из органического растворителя, который содержит лекарства и метки, а также молекулы полимера, состоящего из гидрофобных и гидрофильных частей. Второй поток жидкости содержит чистую воду. Когда потоки сталкиваются, гидрофобные лекарства, металлические метки и полимеры осаждаются из раствора, так как нерастворимы в воде. Полимеры самособираются вокруг лекарства или метки, образуя покрытие с внешней гидрофильной частью и внутренней гидрофобной частью, в которой и находится лекарство. Гидрофильный слой полимера препятствует коагуляции лекарственных частиц и дает возможность им циркулировать вместе с кровотоком.