Лекарственные средства и препараты, медицинское оборудование

Ученые определили оптимальный способ получения полимера с эффектом памяти формы

Сотрудники центра Биомедицинской инженерии Университета МИСИС провели серию экспериментов, чтобы определить, каким способом лучше производить полимерный материал с эффектом памяти формы (ЭПФ). По результатам исследований, полимер, полученный методом экструзии (вытягивания), быстрее возвращается к исходному виду, чем образец, произведенный литьём из раствора. Подобные материалы оптимальны для создания стентов для сосудов, самоустанавливающихся и самофиксирующихся костных имплантатов, а также адаптивных медицинских изделий (зажимы, скобы, клипсы и др.).

«В отличие от металлических сплавов с эффектом памяти формы, полимеры с ЭПФ обладают рядом преимуществ: они дешевле, способны к биорезорбции, имеют значительно больший процент деформации, и реагируют на разнообразные стимулы, их свойствами легче управлять», — сказала Полина Ковалёва, инженер центра Биомедицинской инженерии Университета МИСИС.

Эффект памяти формы в полимерах обусловлен их уникальной надмолекулярной структурой. Молекулярные цепи полимера с ЭПФ содержат мягкие и жесткие сегменты. При комнатной температуре все части молекулярной цепи находятся в стеклообразном состоянии, что позволяет сохранить первоначальную форму и фиксировать временную. При нагревании выше определенной температуры мягкие сегменты переходят в вязкотекучее состояние, что позволяет легко деформировать материал в любую другую форму. После охлаждения и снятия нагрузки мягкие сегменты возвращаются в стеклообразное состояние и сохраняют энергию деформации, позволяя зафиксировать временную форму; при повторном нагревании мягкие сегменты высвобождают запасенную энергию, и зафиксированная временная форма восстанавливается до первоначальной.

При рассмотрении нескольких способов формирования полимерных материалов с различной надмолекулярной структурой и кристалличностью, учёные определили, что экструзия способствует образованию аморфной структуры, так как при такой скорости охлаждения кристаллические области не успевают образоваться. Метод литья из раствора, наоборот, предполагает медленное выпаривание растворителя и контакт с подложкой, что способствует образованию кристаллической структуры.

«Лучший результат по восстановлению первоначальной формы продемонстрировал материал на основе полилактида с преобладающей аморфной структурой, в то время как полукристаллический образец теряет свою способность фиксировать и восстанавливать форму, — отметила соавтор исследования Анна Зимина, инженер центра Биомедицинской инженерии Университета МИСИС.

Дальнейшее изучение специалисты посвятят поиску оптимальных дисперсных наполнителей, добавление которых в состав полимера, позволит улучшить процесс и степень возвращения материала к первоначальной форме, а также даст возможности для удаленной активации эффекта.

Алевтина Черникова, ректор НИТУ МИСИС: «Ученые Университета МИСИС на протяжении ряда лет ведут разработки в области тканевой инженерии, биофизики, биопечати, новых технологий и материалов для медицины. В рамках программы «Приоритет 2030» в вузе реализуется стратегический проект «Биомедицинские материалы и биоинженерия», сформирован консорциум «Инженерия здоровья», в составе которого – ведущие университеты, научно-исследовательские центры, инновационные предприятия. В сентябре 2023 года в НИТУ МИСИС создан Институт биомедицинской инженерии, одна из основных задач которого – разработка и коммерциализация новых продуктов, способных значительно улучшить качество жизни людей».

Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ (№ 21-73-205). Исследование надмолекулярной структуры выполнено в центре коллективного пользования «Визуализация высокого разрешения» Сколтеха; сканирующая зондовая микроскопия проведена на оборудовании научно-исследовательского ЦКП «Материаловедение и металлургия» НИТУ МИСИС при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение № 075-15-2021-696).

«PRO Здоровье»

Статьи от экспертов о здоровом образе жизни, семейных отношениях, болезнях, красоте и др. Советы экспертов по фитнесу, диетам, правильному питанию.Справочники.

Поделиться
Опубликовано
«PRO Здоровье»

Свежие новости

Эффективное лечение аденомы простаты: обзор методов терапии и особенности применения препарата Простатилен

Методы диагностики и лечения доброкачественной гиперплазии предстательной железы. Обзор клинической эффективности Простатилена в терапии урологических…

Первый шаг за 15 лет. Возможности селективной дорсальной ризотомии

У 80% у детей и молодых людей с ДЦП есть спастичность – повышение тонуса мышц.…

Малоинвазивные технологии помогли спасти новорожденную и выстроить стратегию лечения без открытой операции

НМИЦ Мешалкина: редкий случай - одна малышка из двойни имела порок сердца. Ее удалось спасти…

Разнообразие погребальных практик в России

Россия — страна разнообразных этносов и конфессий, каждый из которых имеет свои уникальные погребальные обряды.…

Пневмония: внебольничная, микоплазменная

Какая сезонность есть у внебольничной пневмонии, как не допустить пневмонию при заболевании гриппом или ОРВИ,…

Подготовка к приему проктолога: что нужно знать

Подготовка к приему проктолога важна для точной диагностики и комфортного визита. Узнайте, как скорректировать питание…