Медицинский материал нового поколения создали из нитей оксида алюминия

Российские ученые разработали медицинский материал нового поколения из сверхтонких нитей оксида алюминия. Меняя состав и структуру, исследователи могут придавать нановолокнам желаемые свойства: антибактериальные, ранозаживляющие, кровоостанавливающие, сообщили в пресс-службе НИТУ МИСИС.

Современные повязки и патчи не только защищают поврежденные ткани от инфекций, но и активно участвуют в процессе заживления: доставляют лекарственные вещества, не нарушая работу здоровых клеток. При этом материалы должны сочетать в себе разные свойства: биосовместимость, устойчивость к влаге, прочность и пористость.

Исследователи из НИТУ МИСИС, Сколтеха и Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН в своей разработке использовали технологию электроспиннинга: раствор поливинилового спирта с оксидом алюминия распыляется через тончайшую иглу. Под действием высокого напряжения жидкость «выстреливает» в виде струи, высыхает в воздухе и оседает в виде ультратонких нитей, наслаивающихся друг на друга.

«Ключевая задача — получение как можно более тонких волокон, поскольку чем тоньше нить, тем выше общая площадь поверхности материала, что особенно важно для адсорбции, высвобождения лекарств и взаимодействия с тканями. Мы создали модель, позволяющую точно предсказывать толщину волокон. Это критически важно для воспроизводимости и дальнейшего масштабирования технологии», — рассказал сотрудник лаборатории ускоренных частиц НИТУ МИСИС Мохамад Ибрагим.

Ученые точно подобрали параметры процесса — напряжение, расстояние между иглой и приемником, концентрацию оксида алюминия — и снизили средний диаметр волокон до 178 нанометров. Так как чистый поливиниловый спирт легко растворяется в воде и плохо держит форму, специалисты добавили к наночастицам оксида алюминия сшивающий агент, после чего материал сохранял структуру даже после замачивания. 

«Полученный композит обладает свойствами, которые ранее было сложно объединить в одном материале: водостойкость, биосовместимость, высокая площадь поверхности и механическая стабильность. Используя разные составы, можно создавать материал для множества применений. Это открывает путь к изготовлению медицинских повязок нового поколения — с возможностью доставки лекарств, обеззараживания и остановки кровотечения», — отметил Алексей Салимон, заведующий кафедрой физической химии НИТУ МИСИС.

Биотесты подтвердили, что композит с оксидом алюминия безопасен для клеток соединительной ткани человека. Разработка перспективна не только для создания перевязочных материалов. В сотрудничестве с Институтом биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС сотрудники кафедры физической химии планируют создавать также матриксы для регенерации кожи. 

Работа поддержана грантом по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030». Подробности исследования опубликованы в журнале Emergent Materials (Q2).