Химики РУДН создали биоразлагаемый полимер для одноразовых медицинских средств

Биополимеры используют в биологии, медицине, клеточной инженерии, электронике для создания, например, заживляющих пленок или для фильтрации тяжелых металлов и других загрязнителей. Биополимер полигидроксибутират в виде микрочастиц используют для системы доставки лекарств с пролонгированным действием — частица-носитель с лекарством постепенно разлагается и выпускает препарат в нужную область. Этот же материал можно использовать для создания разлагаемой упаковки. Чтобы контролировать скорость разложения и другие свойства, к биополимерам добавляют наполнители. Например, одна из самых перспективных систем — соединение полигидроксибутирата и хитозана (вещества, которое входит в состав панцирей животных и клеток грибов). Уже изучены свойства таких соединений для случая, когда хитозана в нем немного, всего 0,05–0,3%. Химик РУДН исследовал свойства комплексного соединения со значительным содержанием хитозана — до 70%.

«Сейчас большое внимание в мировой науке уделяется созданию нового класса биоразлагаемых материалов из ультратонких волокон. Наиболее перспективная система — смесь полигидроксибутирата и хитозана. Эта комбинация позволила создать новое поколение полностью биоразлагаемых систем с повышенной сорбционной емкостью, контролируемой скоростью биодеградации и возможностью высвобождать вещества с большим диапазоном скоростей (от недель до месяцев). Поэтому мы решили подробно изучить структуру и особенность разложения материалов на основе полигидроксибутирата с высоким (40–70%) содержанием хитозана», — кандидат биологических наук Александр Вечер, заместитель директора центра «Нанотехнологии» РУДН.

Химики создали пленки и волокна из полигидрлксибутирата и хитозана. Структуру получившегося материала изучили с помощью электронного сканирующего микроскопа, а его термические свойства — с помощью калориметра. Химики также исследовали разложение пленки под действием почвенных микробов и кислорода.

Ученые убедились, что хитозан значительно меняет наноструктуру биополимера. Волокна чистого полигидроксибутирата похожи на тонкие запутанные нити с утолщениями, а волокна комплексного материала выглядят как искаженные цилиндры, из которых по оси вытягиваются тонкие отростки. В почве хитозан замедляет процесс разложения материала — например, за 30 дней разложилось около 40% волокон чистого полигидооксибутирата и только 20% волокон комплексного полимера. Химики объяснили это антимикробным действием хитозана. Однако добавление хитозана при этом ускоряет разложение материала под действием кислорода.

«Таким образом, разработанные материалы на основе полигидроксибутирата и хитозана обладают повышенной способностью к окислительному разложению, а также обладают потенциальными антибактериальными свойствами благодаря наличию хитозана. Эти композитные материалы можно рекомендовать для создания одноразовых биоразлагаемых сорбентов, медицинских материалов и средств гигиены», — кандидат биологических наук Александр Вечер, заместитель директора центра «Нанотехнологии» РУДН.

Результаты опубликованы в журнале Polymers.