Флюидные технологии синтеза материалов

Ученые Физико-технического института Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. разработали сверхкритические флюидные технологии синтеза полимерных матриц для биомедицины.

Одним из основных направлений применения таких технологий является синтез высокопористых материалов на основе полимеров, используемых для выращивания клеточных структур при восстановлении поврежденных тканей и органов. Кроме того, сверхкритические флюидные технологии востребованы для экстракции полезных веществ из природных источников, создания гелей или наноструктур, применяемых в регенеративной медицине.

«Кафедра «Физика» СГТУ активно занимается как фундаментальными, так и прикладными исследованиями, направленными на разработку новых технологий синтеза и контроля свойств высокопористых матриц, изготовленных из биологически совместимых полимерных материалов, таких как полилактид и его аналоги. Эти матрицы, обладающие размерами пор от десятков до сотен микрометров и высоким уровнем взаимной связности, представляют собой перспективную платформу для создания скаффолдов в области регенеративной медицины и тканевой инженерии. Скаффолды – это своего рода «строительные леса» для клеток, которые используются для восстановления травмированных и утраченных тканей (фрагмента сосуда, органа или кожного покрова)», – рассказывает один из авторов исследования, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой Дмитрий Зимняков.

По словам ученого Политеха, важной особенностью разработанной технологии является применение сверхкритического состояния вещества (в частности, двуокиси углерода) в качестве агента для вспенивания. Это состояние сочетает в себе физико-химические свойства жидкой и газовой фазы, что позволяет существенно повысить результативность вспенивания. А специфические взаимодействия между двуокисью углерода и полимером способствуют улучшению структуры получаемых матриц.

Кроме того, применение сверхкритической двуокиси углерода имеет ряд преимуществ. В частности, мягкие режимы синтеза – процессы происходят при более низких температурах и давлениях по сравнению с другими технологиями, что сохраняет характеристики полимеров и позволяет избегать термического повреждения. Экологическая безопасность – использование сверхкритической двуокиси углерода способствует более безопасному производству и близости к «зеленым» технологиям. Рециклинг – существует возможность дальнейшей переработки и повторного использования материалов.

По материалам исследований опубликованы научные статьи в высокорейтинговых российских и зарубежных изданиях, в том числе порядка 30 публикаций в журналах, относящихся к первому и второму квартилю по Web of Science и Scopus. Часть исследовательских работ выполнялась в тесном содружестве с сотрудниками отделения Федерального исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» в г. Троицк (Институт фотонных технологий). Работы были поддержаны грантами Российского научного фонда.