2 августа 2022, 23:27

Клетки сердца и фибробласты стали активнее делиться на новом электропроводящем материале

Биомедицина
Нанотехнологии
Наноэлектроника
Кардиология
Клетки сердца и фибробласты стали активнее делиться на новом электропроводящем материале
Схема и фотография установки для электростимуляции клеток

Разработка новых биосовместимых материалов — одна из основных задач биомедицины. Их можно использовать при создании биосенсоров, систем доставки лекарств, раневых покрытий и даже специальных конструкций, способных заместить утраченные ткани, а также способствующих усилению регенеративных механизмов организма. 

В связи с распространенностью болезней сердечно-сосудистых заболеваний и высокой смертностью от них, очень актуальны разработки, которые могли бы позволить восстановить сосуды и даже части сердца. Особый интерес представляют электропроводящие интерфейсы, которые служат основой для прикрепления, деления и миграции клеток, чему, как показывают исследования, дополнительно способствуют разряды тока — почти такие же сигналы, какие дифференцирующаяся клетка получает от своих более зрелых соседей.

Сотрудники Сеченовского университета, Московского института электронной техники, НПК «Технологический центр», Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи, Национального медицинского исследовательского центра гематологии Минздрава России и Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского предложили интерфейс на основе многослойных углеродных нанотрубок. Их массив выращивали на кремниевой подложке — получалось нечто вроде бамбукового леса, — а затем покрывали альбумином, закрепляя его на основе при помощи лазерной обработки и придавая ему специфическую структуру. Больше всего альбумин известен тем, что содержится в плазме крови, где поддерживает осмотическое давление (в случае белков его называют онкотическим). Поскольку он — обычное вещество для организма, клетки не воспринимают его как нечто чужеродное, а покрытая им конструкция становится более «привлекательной» для них. «Лес» из нанотрубок и кремниевая подложка играли роль интерфейса для электростимуляции.

В ходе экспериментов авторам удалось оптимальной ячеистой структуры материала с подходящим соотношением между нанотрубками и белком. Это позволило повысить проводимость почти вдвое в сравнении с исходным массивом. Кроме того, была разработана установка, обеспечивающая электрическую стимуляцию клеток. Ее эффективность продемонстрировали на культурах клеток сердца кардиомиоцитов и фибробластов, производящих межклеточное вещество и играющих важную роль в регенерации по пути нефункционального рубца или нормальной ткани. В обоих случаях отмечено значительное повышение плотности клеток: до двух раз в случае кардиомиоцитов и до шести в случае фибробластов.

Это исследование показывает, что лазерно-структурированные массивы многослойных углеродных нанотрубок с альбуминовым покрытием могут быть мощным инструментом для улучшения жизнеспособности и стимуляции деления клеток; создания устройств биоэлектроники и биомедицинских приложений.

Публикации из новости

Interfaces Based on Laser-Structured Arrays of Carbon Nanotubes with Albumin for Electrical Stimulation of Heart Cell Growth
Gerasimenko A.Y., Kitsyuk E., Kurilova U.E., Suetina I.A., Russu L., Mezentseva M.V., Markov A., Narovlyansky A.N., Kravchenko S., Selishchev S.V., Glukhova O.E.
Q1 Polymers 2022 цитирований: 0
Open Access
Open access