Разработан метод неинвазивного контроля качества биосовместимых материалов
Сотрудники Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук (ИБХФ РАН) совместно с коллегами из других институтов разработали новый ультразвуковой метод контроля качества биоинженерных материалов для медицины и биологии.
Современные тенденции в регенеративной медицине смещаются в сторону создания 3D- матриксов и тканеинженерных конструкций (ТИК). Переход от простых 2D-систем к сложным 3D-структурам, имитирующим микроархитектуру и топографию нативных тканей, необходим для дальнейшего перехода к формированию полноценных органов in vitro. Однако возрастающая сложность таких систем требует развития новых методов неразрушающего контроля, способных отслеживать динамические изменения их механических свойств в процессе созревания. Традиционные подходы, такие как наноиндентирование, макроскопические механические тесты и атомно-силовая микроскопия, зачастую оказываются недостаточно информативными для анализа гетерогенных и объемных образцов.
Ученые из ИБХФ РАН с соавторами опубликовали работу, посвященную разработке методов сканирующей импульсной акустической микроскопии (СИАМ) для неинвазивного витального исследования тканеинженерных конструкций.
СИАМ — это метод анализа, который использует импульсный высокочастотный ультразвук для бесконтактного зондирования материала. Метод позволяет визуализировать структуру и измерять упругие свойства не только на поверхности, но и в объеме, что дает уникальную возможность для изучения живых объектов без их повреждения.
«Исследование эволюции объемной структуры тканеинженерных конструкций по мере их созревания является краеугольным камнем современной регенеративной медицины. Развитие методов неинвазивного мониторинга позволяет заглянуть «внутрь» формирующейся de novo ткани, а в перспективе и целого органа, до имплантации, а также создать биомиметические скрининг-платформы для тестирования эффективности лекарственных средств», — рассказали участники исследования, сотрудники лаборатории акустической микроскопии ИБХФ РАН, кандидат биологических наук Елена Храмцова и кандидат физико-математических наук Юлия Петронюк.
Исследования выполняли на нетканых матриксах на основе поли-L-молочной кислоты и их композитах с хитозаном, засеянных первичными дермальными фибробластами. Такие биоразлагаемые нетканые матриксы активно развиваются и применяются в качестве технологической платформы для создания функциональных эквивалентов кожи для лечения ран и ожогов. Способность имитировать архитектуру, механику и биохимию нативного внеклеточного матрикса делает их идеальным решением для создания следующего поколения продуктов регенеративной медицины.
Данные, полученные с помощью акустической микроскопии (СИАМ), сопоставляли с результатами других методов: механических испытаний на растяжение, гель-проникающей хроматографии (ГПХ), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и витального теста CCK-8, используемого для определения пролиферации клеток и цитотоксичности. В результате была подтверждена высокая чувствительность СИАМ к изменениям в составе ТИК.
Работа выполнена в рамках государственного задания.
Источник: Пресс-служба Минобрнауки РФ