Primenenie segnetoelektricheskikh polimerov v regenerativnoy meditsine

Abstract

Full Text

В практике использования поливинилиденфторида (PVDF) и ряда его сополимеров как материалов для изготовления систем магнито- и электростимуляции тканей (PMID:31382332), способных к электрическому отклику на наномеханическое воздействие, а также отклику на пульсирующее электромагнитное поле скаффолдов (PMID:31339375) (как правило, волокнистых - получаемых технологиями электроспиннинга, в т. ч. нано-волокнистых (PMID:28895062); реже - 3D-печатных композитных [PMID:30184807]) основную индукционно-биофизическую функцию выполняет электрофизика р-фазы, обеспечивающей высокие пиро- и пьезоэлектрические свойства PVDF (за счёт максимального дипольно-го момента). Сегнетоэлектрические полимеры на основе PVDF, имея текстуру поликристалла, после поляризации обнаруживают пьезоэлектричество с неклассическим механизмом, сохраняющимся длительное время. Это позволяет рассматривать p-PVDF-скаффолд одновременно как сенсор и сонар - актуатор, реализующий как электрическое (электрофизиологическое), так и акустическое и (или) электроакустическое стимулирование ткани, а также регистрацию её собственных сигналов, что переводит контролируемую регенерацию ткани с использованием PVDF в раздел особого рода тераностики, где скаффолд сам является источником дескрипторов регенерации ткани, поддерживаемой им. И если для применимости PVDF при регенерации костной ткани (pMiD:31081968; 31016299) это встречается с трудностями интраостеальной регистрации сигнала, то для таких возбудимых систем, как: кардио-миоциты (PMID:26705272; 30593417); клетки желез (PMID:29630353); нервная ткань (PMID:27571576) (c учётом Шванновских клеток (PMID:29794323), мио-циты мочевого пузыря (PMID:30030200; 28750602), это не является невозможным. Инжиниринг нервной ткани с индуцированной ориентацией ведется на элек-троформованных микроволокнистых PVDF-скаффолдах (PMID:31261995; 28256789). Электрический и (или) магнитоэлектрический (PMID:30613971) отклик возбудимой ткани может являться предметом бесконтактных неинвазивных измерений - таких, как электромиография (в том числе - с накожными электродами), ЭКГ и ЭЭГ, а также их магнитных эквивалентов: магнитомиографии, магнитокардиогра-фии и магнитоэнцефалографии. Имплементировать этот принцип для анализа отклика с учётом вклада реактивности «умного» PVDF-скаффолда (PVDF, по определению "Encyclopedia of Smart Materials” (DOI:10.1002/0471216275.esm063), относится к классу «smart materials»), с позиций современной метрологии, достаточно просто и рационально, как показывается в данном докладе.