3D-kompozit na osnove nanotsellyulozy i virusnykh nanochastits VTM dlya regenerativnoy meditsiny

Abstract

Full Text

Вирусные наночастицы перспективны для бионанотехнологии. Они монодисперсны, стабильны и могут быть получены в больших количествах. Поверхность вирусных частиц может быть модифицирована с целью придания ей дополнительных функций. Вирус табачной мозаики (ВТМ) - наиболее исследованный и используемый в бионанотехнологии вирус, имеющий палочкообразную форму диаметром 18 нм и длиной 300 нм. ВТМ был успешно применен в задачах тканевой инженерии. В работе из ВТМ сформировали 3D-каркас, который способствовал остеогенной дифференцировке стволовых клеток и последующей минерализации матрикса. В работе [3] показано in vivo, что композиты на основе гидрогеля и ВТМ могут быть использованы для замещения костной ткани и не вызывают системной токсичности. Нами предложено использовать наноцеллюлозу и вирусоподобные частицы из модифицированного белка оболочки ВТМ для создания материалов, перспективных для замены костной ткани. Вирусоподобные частицы связывались с волокнами наноцеллюлозы и способствовали ее минерализации с образование гидроксилапати-та. Детальное исследование методом атомно-силовой микроскопии выявило нетривиальный характер взаимодействия наноцеллюлозы и вирусоподобных частиц. До 60% площади поверхности волокон наноцеллюлозы оказалось покрыто квазикристаллами вирусоподобных наночастиц. Причем волокна наноцеллюлозы задавали направление ориентации вирусоподобных наночастиц. Образование квазикристаллов происходит за счет сил исключенного объема (взаимодействия Асакуры-Оосавы). Причем наноцеллюлоза действует как высокомолекулярная добавка, приводящая к возникновению осмотического давления, сближающего вирусоподные частицы. Волокна наноцеллюлозы могут быть рассмотрены как палочкообразные частицы, увеличивающие общую объемную концентрацию частиц, что способствует возникновению жидкокристаллического упорядочения в системе. В предложенном нами композите для тканевой инженерии наноцеллюлоза задает трехмерную структуру, а плотное покрытие из вирусоподобных частиц ВТМ определяет поверхностные свойства материала и его потенциал для взаимодействия с живыми системами.