Полимер на рану: разработан заживляющий материал на основе фикоцианина

От порезов и ожогов никто не застрахован. Просто заклеить рану пластырем — ​это уже прошлый век. Ученые Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» и Московского физико-технического института (МФТИ) разработали материал на основе фикоцианина и хитозана — ​с такой повязкой повреждения на коже исчезают гораздо быстрее.

В центре внимания биологов, физиков, химиков и биотехнологов оказался полимер, который производят цианобактерии, — ​фикоцианин. Он обладает ранозаживляющим и противовоспалительным эффектом. Вдобавок при запуске биохимических процессов с участием этого вещества оно начинает флуоресцировать: чем ярче, тем активнее процесс восстановления.

Фикоцианин — ​это порошок, его нужно зафиксировать на поврежденной поверхности. Полиэтиленовая пленка, как у обычного лейкопластыря, не подойдет: она не пропускает кислород, не позволяет ране дышать. Кроме того, нужно, чтобы новые клетки кожи на ­что-то адгезировались — ​цеплялись, формируя новый слой эпидермиса.

«Порез или ожог первым делом нужно изолировать, чтобы не пошло воспаление, — ​объясняет Тимофей Григорьев, директор Института нано-, био-, информационных, когнитивных и социогуманитарных наук и технологий (ИНБИКСТ, физтех-школа МФТИ с научной и учебной базой в Курчатовском институте) и заместитель руководителя Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий. — ​Организм сам пытается зарастить повреждение, но, если оно слишком велико или глубоко, запускает более быстрый процесс образования коллагенового рубца, шрама, что, конечно, нежелательно. Если в этот момент положить на рану матрикс — ​особый материал для поддержки клеток, то необходимости подключать шрамообразование у организма не будет. А если на матрикс нанести биоактивное вещество, процесс пойдет еще быстрее».

Матрикс сделали из хитозана — ​природного полимера на основе хитина. У него есть важное свой­ство — ​положительный заряд, что позволяет электростатически сорбировать белки и другие молекулы. Причем ученые рассчитали состав и пористость так, чтобы по физико-механическим свой­ствам материал соответствовал коже. Если матрикс слишком мягкий, фибробласты (клетки соединительной ткани) просто сожмут его и включат режим контактного торможения роста.

«В одном грамме нашего материала 1–2 м² поверхности для прикрепления клеток. Причем поры необходимого размера — ​100–200 мк. Если сделать меньше, клетка не поместится, если больше — ​снизится удельная плотность», — ​поясняет Тимофей Григорьев.

Эффективность материала зависит от типа и глубины повреждения. Как отмечает ученый, разработка особо полезна при ожогах. Комбустиологи (врачи, специализирующиеся на ожогах) подтверждают, что она будет удобным решением и для транспортировки пострадавшего в больницу, и для кожной пластики.

Один из вариантов лечения больших ожогов — ​производство биоэквивалентов на основе клеток эпидермиса человека. Тимофей Григорьев говорит, что их повязка может быть каркасом для биоискусственной ткани.

«Примечательно, что площади покрытия материалом могут быть огромными, вплоть до 20–30 % поверхности тела, — ​продолжает он. — ​Кроме того, повязки будут актуальны для сложных случаев: лечения незаживающих ран или язв, а также в пластической хирургии для предотвращения шрамов».

В изучении цианобактерий МФТИ помогают исследователи под руководством Яны Сергеевой, старшего научного сотрудника отделения биоэнергетики Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий. Сейчас они работают над технологиями культивации бактерий и массового производства фикоцианина.

«Мы надеемся, что скоро этот материал будет доступен в каждом стационаре или ожоговом центре, появится в каждой аптеке», — ​заключает Тимофей Григорьев.