14 марта 2023, 19:00

Ультратонкие зонды помогли изучить механические свойства гиалуроновой кислоты

Атомно-силовая микроскопия
Молекулярная физика
Новые методики

Биофизики из Университета «Сириус» и МФТИ с коллегами исследовали фундаментальные свойства гиалуроновой кислоты на уровне отдельной молекулы с помощью новой методики на основе атомно-силовой микроскопии. Это вещество — одно из основных в составе межклеточного матрикса многих тканей организма. Благодаря полученным данным специалисты смогут в будущем разработать биомиметические материалы для конструкций, ускоряющих заживление ран, а порой и вовсе замещающих утраченные ткани. 

Гиалуроновая кислота активно используется в биомедицинских и косметических целях, а также входит в состав внеклеточного матрикса млекопитающих. Ее особенность еще и в том, что в процессе эволюции она практически не изменялась. Понимание механических свойств гиалуроновой кислоты позволит создавать на ее основе материалы, максимально приближенные по свойствам к тканям человека. Например, она входит в состав кожи, пуповины, синовиальной жидкости, стекловидного тела глаза и других тканей и органов.

В своей работе ученые использовали метод атомно-силовой микроскопии (АСМ), суть которого заключается в сканировании поверхности образца острым зондом. В результате получаются данные о микрорельефе. Специально для этого исследования Дмитрий Клинов, руководитель группы направления «Биоматериалы» Университета «Сириус» и заведующий лабораторией функциональных биоматериалов МФТИ разработал сверхострые зонды, радиус острия которых — около 1 нм. Благодаря им стало возможным получение изображения отдельных молекул полимеров.

Еще одним важным условием стало использование атомарно-ровной подложки. Ранее ученые разработали метод модификации поверхности высокоориентированного пиролитического графита с помощью глицин-содержащих молекулярных слоев.

«Использованный в работе метод АСМ совершенно не новый, однако мы довели его до совершенства. Атомарно-ровная поверхность в качестве подложки в сочетании со сверхострыми зондами позволила нам визуализировать отдельные молекулы гиалуроновой кислоты. Ничего подобного до нас в мире никто еще не делал», — рассказывает Дмитрий Клинов.

Визуализация отдельных молекул гиалуроновой кислоты с высоким разрешением позволила ученым впервые получить данные об их механических свойствах. Оказалось, что молекулы гиалуроновой кислоты обладают в 1000 раз большим модулем Юнга (то есть они менее гибкие), чем коллаген, и в 10 раз большим, чем паутинные или амилоидные фибриллы. Подобное открытие еще на один шаг приблизило научное сообщество к созданию материалов, максимально похожих на человеческие ткани.

Ученые Университета «Сириус» уже разрабатывают биомиметические материалы, которые позволят восстанавливать поврежденные ткани организма человека после травм или заболеваний. Гиалуроновая кислота рассматривается в данном контексте как один из важных компонентов искусственной кожи, так как улучшит ее биосовместимость и существенно повысит регенерацию поврежденных тканей.

Источник:  Пресс-служба МФТИ

Публикации из новости

Читайте также

Травление веселящим газом упростило получение полупроводниковых нанотрубок
Такие структуры представляют интерес для электроники, но получить их достаточно трудно. Новый подход позволил сделать это всего в одну стадию с эффективностью в 97%
Материаловедение
Наноэлектроника
Новые методики
Углеродные материалы
1 июня 2023
Новая эмульсия поможет уничтожать опухоли кислородом даже там, где его нет
Предложенный подход позволит не только сделать фотодинамическую терапию рака эффективнее, но и использовать ее в случае особо агрессивных новообразований, не поддающихся лечению иными способами
Новые методики
Онкология
Органическая химия
Фармакология
Фотофизика
25 мая 2023
Медики предложили эффективную схему лечения лимфолейкоза с осложнениями
Сочетание двух препаратов — ибрутиниба и ритуксимаба — позволило улучшить состояние онкопациентов с аутоиммунными осложнениями хронического лимфолейкоза
Медицина
Новые методики
Онкология
Фармакология
22 мая 2023
Вакцинацию от гриппа можно будет проводить без шприцев
Исследователи предложили доставлять вакцину от гриппа по волосяным фолликулам под действием ультразвука. Такой подход не только безопаснее традиционных инъекций, но и эффективнее
Иммунология
Медицина
Новые методики
17 мая 2023
Физики предложили получать «фотонные крючки» на замерзающих каплях воды
«Фотонными крючками» называют искривленные пучки света высокой интенсивности, которые могут использоваться в оптических устройствах
Новые методики
Оптика
16 мая 2023
Сухая печать золотом позволила создать высокочувствительный экспресс-анализатор
Дополнительная модификация напечатанных таким образом наноструктур помогла повысить интенсивность сигнала поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии
Аналитическая химия
Нанофотоника
Новые методики
Спектроскопия
10 мая 2023