Новый материал, который получают чередования слоев бактериальной целлюлозы и электропроводных полимеров в будущем может использоваться для создания имплантируемых медицинских устройств.

Бактериальная целлюлоза [bacterial cellulose (BC)] представляет собой отличающийся гибкостью и реагирующий на изменения в окружающей среде гидрогель природного происхождения. Исследователи из группы Гуана Янга (Guang Yang) из Университета Науки и Технологии Гуанчжоу (Вухань, Китай) нанесли слой электропроводного полимера, полианилина [polyaniline (PAni)] на слой бактериальной целлюлозы, получив при этом материал, который откликается на электрические сигналы.

Основа нового материала – целлюлозный гидрогель, полученный из бактерии Gluconacetobacter xylinum. После очистки гидрогель замачивали в течение 48 часов в растворе, содержащем соли анилина, выступавшие в роли исходных веществ для получения полианилина. Затем гель помещали между двумя электродами, и действие электрического тока приводило к тому, что мономеры взаимодействовали, формируя тонкий слой полимера.



Электрический ток, пропущенный через гель, зажатый между двумя электродами, инициирует образование полимерной пленки. (Рисунок из Nanoscale, 2014, DOI: 10.1039/c3nr05214a)

Полученный материал бактериальная целлюлоза/полианилин изменяется, откликаясь на изменения разности потенциалов, что позволяет реализовать контролируемый переход между тремя состояниями, различающимися степенью окисления. Возможность так изменяться под воздействием электрического поля может найти применение в системах направленной доставки лекарств, управляющихся электрическими сигналами – в таких системах контролируемое высвобождение лекарственного препарата управляется изменением степени окисления/восстановления материала. Изменение потенциала, приложенного к материалу бактериальная целлюлоза/полианилин, также вызывает изменение его цвета, что может стать основой для разработки сенсора, задача которого – следить за окислительно-восстановительной средой внутри организма.

Гидрогели на основе бактериальной целлюлозы нетоксичны. Что важно, испытания материала бактериальная целлюлоза/полианилин показали, что он также не проявляет токсичности к клеткам, инкубируемым на его поверхности. Янг отмечает, что одним из самых значительных преимуществ нового материала является и то, что он одновременно отличается и хорошей биологической совместимостью, и электрической активностью, что отличает его в выгодную сторону от других электроактивных полимеров которые зачастую токсичны.

Мария Вамвакаки (Maria Vamvakaki), эксперт по биомедицинскому применению полимеров из Университета Крита (Греция) высоко оценивает новый подход. Она отмечает, что объединение двух материалов и формирование малотоксичного и электроноактивного композита открывает новые перспективы как для создания биомедицинских устройств, так и в целом для наук о жизни.