fbpx

Сажнев Н.А. – Номинант № 7 на Премию им. П.П. Шорыгина


Номинант № 7 на Премию им. П.П. Шорыгина 2021 года

Сажнев Никита Александрович

Место работы и должность: Аспирант 4-го года кафедры химии и технологии полимерных материалов и нанокомпозитов. Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), ассистент кафедры.

Адрес: г. Москва

Разработка и химическая модификация биополимерных материалов из композиций хитозана и фиброина

Протонирование аминогрупп хитозана обеспечивает возможность его переработки из водных растворов органических кислот в различные типы материалов, а химическая сшивка позволяет регулировать их свойства. Композиции на основе растворов хитозана и структурного белка фиброина перспективны для разработки материалов медицинского (раневые покрытия, барьерные материалы, лекарственные формы) и медико-биологического назначения (пористые матриксы для тканевой инженерии и регенеративной медицины). Фиброин и хитозан, а также композиционные материалы на их основе, обеспечивают структурную целостность тканевых конструкций, контролируют доставку факторов роста и ферментов к тканям и клеточным культурам, поддерживают адгезию и пролиферацию, функциональную активность цитообъектов. Химическая сшивка позволяет осуществить необратимый переход от раствора хитозана к гидрогелю, и этот прием был использован при получении различных типов биоматериалов.

На основе изучения фазовых равновесий в смешанных растворах хитозана и фиброина и особенностей кинетики гелеобразования в присутствии полифункционального соединения природного происхождения дженипина нами разработаны условия получения ряда биополимерных материалов, перспективных для использования в хирургии и тканевой инженерии:

– широкопористых криогелей и криоструктуратов [1];

– лекарственно-наполненных пленок с контролируемым высвобождением лидокаина и мирамистина  [2-5];

– атравматичных мононитей методом коагуляционного формования [6,7];

– нано- и микроволокнистых матриц для выращивания разных видов живых тканей [8].

Работа по получению криогелей и сшитых моноволокон была представлена мною на предыдущих Шорыгинских чтениях.

Нановолокна из концентрированных растворов фиброина и его композиций с хитозаном были получены путем электроформования.  Разработан метод получения не растворимого в воде во всем диапазоне рН химически сшитого биодеградируемого фиброин-хитозанового волокна, пригодного для переработки в раневые покрытия и барьерные материалы. Установлены особенности механизма взаимодействия дженипина с фиброином (по сравнению с хитозаном). Изучение кинетики изменения электронных спектров поглощения и гелеобразования в формовочных растворах при разном соотношении биополимеров позволило установить состав композиций, обеспечивающий оптимальные условия формования фиброина и включение хитозана в состав не растворимого бикомпонентного волокна. Свойства волокнистых матриц на основе хитозана и фиброина: надмолекулярная и пористая структура, кинетика высвобождения БАС, степень набухания и механическая прочность варьировались за счет изменения условий сшивки.

Хитозан способствует адгезии и регенерации тканей из-за структурного сходства с гликозаминогликанами, входящими в состав внеклеточного матрикса, а структурный белок фиброин шелка является отличным субстратом для прикрепления и пролиферации клеток.  Композиционные материалы на их основе, обеспечивают структурную целостность тканевых конструкций, контролируют доставку факторов роста и ферментов к тканям и клеточным культурам, поддерживают адгезию и пролиферацию, функциональную активность цитообъектов. Испытания нановолокон, проведенные в Институте биоорганической химии РАН, показали отсутствие цитотоксичности и более активный рост живых клеток на образцах волокнистых матриц из сшитого хитозана, содержащих фиброин по сравнению с нановолокнами хитозана. Показано влияние степени сшивки дженипином на кинетику биодеградации.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ проект № 19-38-90325.

Публикации:

  1. Н.А. Сажнев, М.Г. Дроздова, И.А. Родионов, Н.Р. Кильдеева, Т.В. Балабанова, Е.А. Марквичева, В.И. Лозинский. Получение криоструктуратов хитозана с регулируемой пористой морфологией и их использование в качестве 3D-подложек для культивирования животных клеток // Прикладная биохимия и микробиология. – 2018. – Т. 54. – № 5. – С. 455-464
  2. I. Vasilenko, N. Kil’deeva, V. Metelin, N. Sazhnev, V. Zakharova, N. Shikhina. The potential of laser interferometry for a non-invasive assessment of biopolymer film structure and biological properties // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. – 2019. – Vol.11076. – P. 110761-110764.
  3. N. Kildeeva, A. Chalykh, M. Belokon, T. Petrova, V. Matveev, E. Svidchenko, N. Surin, N. Sazhnev. Influence of Genipin Crosslinking on th Properties of Chitosan-Based Films // Polymers. – 2020. – V. 12. –  № 5. (1086).
  4. Н.А. Сажнев, Н.Н. Гридина, Н.Р. Кильдеева. Изучение свойств биологически активных пленок из хитозана, содержащих анестезирующее вещество // Химические волокна. – 2020. – № 6. – С. 14-18.
  5. Сажнев Н.А., Кильдеева Н.Р. Изучение фармакодинамических свойств биологически активных полимерных композиций // Актуальные аспекты химической технологии биологически активных веществ: сб. научных трудов. – 2020. – №191. – С. 99-100.
  6. Сажнев Н.А., Кильдеева Н.Р., Губочкина А.А. Химическая модификация волокон из хитозана // Восьмая всероссийская каргинская конференция Полимеры в стратегии научно-технического развития РФ «Полимеры — 2020». – С.391.
  7. Kildeeva N.R., Sazhnev N.A., Zakharova V.A., Gubochkina A.A. Biologically active films and fibers based on chitosan cross-linked by genipin // Bionanotox. 11th international conference — 2020. — P. 24.
  8. Захарова В.А., Василенко И.А., Метелин В.Б., Сажнев Н.А., Кильдеева Н.Р. Изучение влияния биополимерных хитозановых волокнистых и пленочных материалов на морфофункциональное состояние живых циотообъектов // Восьмая всероссийская каргинская конференция Полимеры в стратегии научно-технического развития РФ «Полимеры — 2020». – 2020. – С.371.