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

Обморожение: основные признаки и первая помощь

Какие симптомы могут указывать на обморожение и как правильно оказывать первую помощь при переохлаждении на…

Идеальная приживаемость: в НИТУ МИСИС представили биосовместимое устройство для крепления на черепе

Ученые Университета МИСИС запатентовали устройство для долговременного закрепления электродов на черепе млекопитающих. Эта разработка расширит…

Скользкий вопрос. Врач перечислил самые распространенные травмы при падении в гололед

Узнайте, какие травмы чаще всего случаются при падении в гололед, как оказать первую помощь и…

От чего болит спина или самые частые вопросы нейрохирургу

Узнайте, какие заболевания позвоночника вызывают боль в спине, когда нужна помощь нейрохирурга и как избежать…

Переподготовка врачей: что изменилось и почему это важно

Современная медицина развивается стремительно, и врачи должны успевать за её изменениями. Расскажем, как дополнительное образование…

«Нежная как роза и коварная». Об опасности бактерии, вызывающей коклюш, рассказывает инфекционист

Как отличить начало коклюша от обычной простуды или ОРВИ? Насколько эффективна современная вакцинация? Для кого…