Ученые МГУ разработали пьезоактивные биоматериалы
Биоинженеры и биохимики биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с химиками и физиками Томского политехнического университета разработали пьезоактивные биоматериалы, адгезия бактерий к которым управляется внешним магнитным полем. Об этом сообщили в пресс-службе вуза.
Исследование опубликовано в International Journal of Molecular Sciences.
Соединительные ткани человеческого организма, такие как костная, хрящевая, ткани сухожилий, кожи и связок обладают пьезоэлектрическими свойствами. Это способность некоторых материалов генерировать электрический заряд на их поверхности в ответ на механическую деформацию. Возникающее таким образом электрическое поле, например, при ритмической механической нагрузке на кости, хрящи и связки, во время ходьбы регулирует нормальное функционирование клеток этих тканей, в том числе регенерацию тканей при их повреждении.
«Для выявления способности нашего пьезоактивного биоматериала управлять поведением клеток мы выбрали два разных вида бактерий: Грамотрицательные Escherichia coli и Грамположительные Lactobacillus fermentum. Мы увидели, что внешнее магнитное поле вызывало выраженное проявление пьезоэффекта в полимерном биоматериале с магнитными наночастицами и его биологического действия на клетки, что выражалось в уменьшении адгезии к поверхности скаффолдов лактобактерий почти в два раза. Тогда как проявление пьезоэффекта по отношению к E.coli было гораздо менее выражено, но зато было выявлено выраженное действие самого магнитного поля на адгезию этих бактерий к поверхности полимерного биоматериала, к которому не были добавлены магнитные наночастицы. А этого, в свою очередь, не наблюдалось в случае лактобактерий. Таким образом, мы показали способность как с помощью пьезоэффекта, так и с помощью прямого воздействия магнитного поля регулировать адгезию бактерий к полимерным биоматериалам, причем, оба фактора действовали совершенно по-разному на Грамотрицательные и Грамположительные бактерии», — рассказывает руководитель работы, доцент кафедры биоинженерии биологического факультета Антон Бонарцев.
Полученные результаты очень важны сразу для нескольких перспективных направлений в биоинженерии: разработки новых имплантируемых пьезоактивных биоматериалов с внешне управляемым магнитным полем воздействием на клетки и ткани, создания пьезоактивных имплантатов, устойчивых к бактериальному инфицированию и образованию на их поверхности биопленок, создания биореакторов со стимулируемым магнитным полем выращиванием бактерий и клеток животных на биополимерных носителях, создания управляемых магнитным полем биосенсоров для диагностики адгезионной способности различных бактерий и других областях.