СОЗДАНИЕ НОВЫХ БИОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ БИОПОЛИМЕРОВ
Селезнева И. И., Рочев Ю. А., Гаврилюк Б. К., Горелов А. В., Голубева Т. Н., Даусон К. А.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН; Пущинский государственный университет; Center of biomaterial UCD
В последние годы в мире
резко возрос интерес к полимерным материалам, способным обратимо
и сильно реагировать на незначительные изменения свойств среды
(рН, температура, ионная сила, присутствие определенных веществ).
Ответ такой системы носит макроскопический характер, например
образование новой фазы в гомогенном до того растворе полимеров,
резкое набухание и коллапс гидрогеля. В настоящее время на основе
термочувствительных полимеров созданы системы для концентрирования
суспензий и белковых растворов, иммобилизации биокатализаторов,
контролируемого выделения лекарств. Возможность создания на основе
термочувствительных полимеров субстратов для культивирования клеток,
имеющих контролируемую степень гидрофильности (гидрофобности)
интересна не только в смысле решения некоторых задач биотехнологии,
но и как инструмент для исследования фундаментальных механизмов
клеточной физиологии. Синтезирован ряд термочувствительных
полимеров на основе N-изопропилакриламида (NIPAM). Методами микрокалориметрии
исследованы термодинамические характеристики данных полимеров,
такие как теплоемкость и температура фазового перехода, выявлена
зависимость температуры перехода от концентрации одно- и двухвалентных
ионов. Разработаны методики приготовления на основе NIPAM различных
полимерных субстратов для культивирования клеток. Проведена
проверка полимерных субстратов на цитотоксичность. Исследован
процесс прикрепления, построены кривые роста фибробластоподобных
клеток на субстратах, проведены эксперименты по бесферментному
снятию клеток. Выявлено, что данные полимеры не обладают цитотоксичными
свойствами, однако на всех субстратах клетки распластываются значительно
слабее, чем в контроле, что может быть причиной замедленной пролиферации
клеток на субстратах. Традиционно распластывание клеток связывают
с поверхностной энергией субстрата, на котором иммобилизованы
клетки. Можно предположить, что поверхность подложки, полученной
из NIPAM, обладает низкой поверхностной энергией. Проведена
модификация подложки на основе NIPAM, путем введения в нее коллагена
типа I. Из сопоставления термограмм полимера и коллагена и их
смеси выявлено, что NIPAM и коллаген не образуют в растворе комплексов.
Были получены подложки при различных соотношениях NIPAM/коллаген,
построены кривые роста клеток на субстратах. Выявлено, что наряду
с усилением адгезии и, соответственно, ускорением пролиферации
клеток наличие коллагена препятствует откреплению клеток от субстрата.
Определено оптимальное содержание коллагена в субстрате, допускающее
бесферментное снятие клеток.