Повязка, которая мгновенно останавливает кровь при тяжелой травме, уничтожает бактерии и доставляет лекарство точно в цель. Именно такие материалы создали ученые Томского государственного университета. Они собрали «конструктор» из органических молекул, серебра и полупроводника, чтобы совершить прорыв в экстренной медицине и онкологии.
Как молекулы стали хозяевами
Химики Томского государственного университета совершили необычное превращение, соединив, казалось бы, несовместимые вещи: органические молекулы, напоминающие по форме тыкву и стебли бамбука, с наночастицами серебра и полупроводниковым нитридом углерода. Результатом стали гибридные материалы нового поколения, которые обещают изменить подходы к экстренной помощи и лечению сложных заболеваний.
В основе разработки лежат макроциклы — кукурбитурилы и бамбусурилы. История первого соединения насчитывает более века. Как поясняет руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории органического синтеза химфака ТГУ и Центра исследований в области материалов и технологий Абдигали Бакибаев, эти молекулы были синтезированы еще в 1905 году, однако их состав и строение доказали лишь в 1981-м:
«Долгое время они оставались малоизученными и не применялись из-за нерастворимости в воде и трудностей с определением структуры. Название «кукурбитурил» эти молекулы получили из-за сходства с тыквой (по-латыни Cucurbita). Долгое время они оставались не у дел из-за своей капризной нерастворимости в воде» (цит. по: пресс-служба ТГУ).
Томские химики дали этим «старым знакомым» новую жизнь, а заодно привлекли и их младших «родственников» — бамбусурилы, открытые в 2010 году и похожие на ствол бамбука. Главный секрет этих структур — жесткая внутренняя полость. Она превращает молекулы в идеальных «хозяев», способных захватывать и удерживать молекулы лекарств. Это свойство крайне востребовано в онкологии. Молекулярные «контейнеры» обеспечивают адресную доставку противоопухолевых препаратов, защищая их от преждевременного разрушения в организме и позволяя контролировать скорость высвобождения.
Три в одном
Чтобы расширить возможности своих «контейнеров», ученые химического факультета ТГУ пошли дальше и создали бинарные и тройные гибридные композиты. В одной структуре они объединили три компонента с взаимодополняющими суперспособностями: молекулы-«хозяева» (кукурбитурилы и бамбусурилы) отвечают за селективное связывание и удержание биоактивных веществ; наночастицы серебра придают материалу мощные антибактериальные свойства; нитрид углерода — азотсодержащий аналог графена и полупроводник — наделяет композит фотокаталитической активностью. Он способен улавливать солнечную энергию и использовать ее для запуска химических реакций в обычных условиях.
Однако создать сложную слоистую систему — это полдела. Важно было научиться наносить ее на реальные поверхности. Исследователи нашли оригинальные способы нанесения гибридов на биосовместимые «скаффолды» (каркасы-носители), среди которых костный минерал гидроксиапатит, природный диатомит и медицинский никелид титана.
Спасение в полевых условиях и импланты будущего
В полевых условиях, при открытых переломах или травматических ампутациях, стандартный арсенал медика ограничивается жгутом и шиной. Обычные сорбенты вроде активированного угля не способны оперативно остановить обильное кровотечение и защитить от инфекций, если помощь запаздывает.
Разработанные томскими химиками гибридные композиции обладают мощным гемостатическим и бактерицидным действием. На их основе могут быть созданы раневые повязки нового типа, которые не только сокращают сроки заживления, но и легко удаляются, не травмируя регенерирующие ткани. Сейчас завершаются испытания систем, открывающих путь к их производству с помощью 3D-печати.
Кстати
Гибридные композиты рассматриваются как перспективное антибактериальное покрытие для имплантов и хирургических инструментов. В будущем кукурбитурилы и бамбусурилы станут универсальными «строительными блоками» для создания широкого спектра композитных продуктов, необходимых для персонализированной медицины.
Подписывайтесь на АиФ в  MAX
|
