Разработка биосовместимых материалов на основе химически модифицированной целлюлозы

За время выполнения 4-го этапа работ по проекту в соответствии с планом научного исследования проведено комплексное изучение материалов медицинского назначения, используемых для создания медицинских изделий широкого применения и полученных на предыдущем этапе работы, а также проведены работы по оптимизации их механических и биологических свойств. Исследования проводились с использованием как экспериментальных методов, так и методов компьютерного моделирования. Основная работа на текущем этапе проекта была связана с разработкой материалов для создания искусственных биологических тканей и скаффолдов для роста костной ткани. Так, комплексный экспериментально-теоретический подход и совмещение разработанных на предыдущих этапах проекта методик позволили получить материалы, пригодные для создания искусственной хрящевой ткани методом 3D-печати (раздел 1.1). Оптимизация подхода к иммобилизации пептидов на поверхности нанокристаллической целлюлозы позволила получить композиционные материалы на основе сложных полиэфиров с поверхностью, стимулирующей адгезию клеток, а значит и рост костной ткани на скаффолде (раздел 1.2). Разработан подход по инкапсулированию лекарственных соединений в скаффодлы для роста костной ткани с возможностью контролируемого пролонгированного многостадийного выделения лекарств в организм после имплантации скаффолда (раздел 1.5). В рамках исследования наноструктуры межфазного пространства композиционного материала на основе сложных полиэфиров и нанокристаллической целлюлозы, модифицированной олигомерами аминокислот (раздел 1.7), предложен молекулярный механизм взаимодействия между наполнителем и полимерной матрицей. Продолжение работы по разработке новых амфифильных материалов на основе полисахаридов и полисилоксанов (раздел 1.6) позволило получить гликосилоксаны, растворимые в органических растворителях, что расширяет диапазон применений данных материалов и позволяет использовать их в качестве поверхностно-активных веществ. Проведенное атомистическое компьютерное моделирование исследуемых систем позволило установить молекулярные механизмы взаимодействия нанокристаллов целлюлозы с верхними слоями кожи (раздел 1.4). Был предложен способ регулирования адгезии целлюлозных материалов на верхних слоях кожи путем изменения кислотности среды. В рамках выполнения проекта накоплен большой объем данный, позволяющий установить особенности воспроизведения конформационных характеристик анионных полиаминокислот в водном окружении (раздел 1.3), который помог впервые выявить методологические проблемы полноатомного моделирования растворов полиэлектролитов и предложить пути их решения. За отчётный период выполнены все индикаторы эффективности работы. Сотрудники лаборатории за отчетный период представили 5 докладов на международных конференциях. Опубликовано 5 статей в журналах, индексируемых в сети Web of Science, 4 из которых входят в состав первого квартиля (Q1) по профильным темам проекта (Наука о полимерах, Прикладная Химия, Органическая химия, Наука о материалах).