КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-74-00122
НазваниеСпектроскопия неупругого рассеяния света в модельных и имплантируемых коллагенсодержащих материалах.
Руководитель Зыкова Валерия Андреевна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-204 - Биофизика
Ключевые слова Спектроскопия рассеяния Мандельштама – Бриллюэна, комбинационное рассеяние света, коллаген, коллагенсодержащий имплантируемый материал, клапан-содержащая бычья яремная вена, глутаровый альдегид, упругий модуль, поперечные сшивки волокон.
Код ГРНТИ34.53.45
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Сердечно-сосудистые протезы на основе ксеногенных коллагенсодержащих биоматериалов повсеместно используются в оперативном лечении сердечно-сосудистых заболеваний. В качестве имплантируемого материала при реконструктивных операциях широко применяются такие ткани, как свиной и бычий перикард, клапан-содержащая бычья яремная вена, корень свиной аорты. Имплантируемый материал обрабатывается стабилизирующими агентами (как правило, глутаровым альдегидом или эпоксидными соединениями), способствующими сшивке тканей посредством образования перекрестных связей между волокнами с целью достижения их долговечности и гемосовместимости. Материалы для сердечно-сосудистых протезов также должны быть гидрофильны, эластичны и устойчивы к кальцификации. Разработка протоколов обработки биоматериалов остается актуальной научной проблемой. Для ее решения проводятся исследования эффектов воздействия различных стабилизирующих растворов и различных протоколов их применения на биоматериал. В большинстве случаев применяются инвазивные методы характеризации, не позволяющие исследовать свойства материала in situ при обработке. В настоящее время, как правило, измерения жесткости и упругого модуля биопротезов проводятся на этапе предимплантационного исследования с применением механических тестов, разрушающих материал. Альтернативным методом получения информации об упругих характеристиках исследуемого объекта может служить спектроскопия рассеяния Мандельштама – Бриллюэна, являющаяся неинвазивной, бесконтактной и неразрушающей методикой, что делает ее все более популярной при исследовании биологически значимых объектов. В настоящее время наблюдается всплеск интереса к применению спектроскопии Мандельштама-Бриллюэна для биоматериалов. Однако существует ряд нерешенных вопросов в этой области, связанных, в том числе, с проблемой установления связи между гигерцовым модулем упругости и квазистатическим механическим модулем. Установление соответствия между величинами упругих модулей, измеренных на различных частотах, может существенно расширить возможности бриллюэновской спектроскопии в исследовании биологических объектов и тканей. Предлагаемый проект направлен на решение этой проблемы и на применение методики бриллюэновского рассеяния к вопросу предимплантационной диагностики биопротезов.
В настоящем проекте предлагается на основе модельного объекта, имитирующего коллагенсодержащий материал для биопротезов, установить связь между упругим модулем, полученным из экспериментов по рассеянию Мандельштама – Бриллюэна, и модулем Юнга, определенным из квазистатических тестов. В качестве модельного объекта будет использован бычий коллаген. Исследование эффектов уровня гидратации коллагена позволит смоделировать различные спектральные распределения механического отклика и определить влияние гидрофильности биоматериала на механические характеристики. Будет предложено модельное описание связи гигагерцового и квазистатического модулей упругостей в коллагенсодержащих биоматериалах, что позволит использовать результаты рассеяния Мандельштама – Бриллюэна для биологических имплантов.
Влияние обработки стабилизирующими растворами на характеристики коллагенсодержащих биоматериалов будет исследовано как на модельной системе, так и на имплантируемых биопротезах. Спектроскопия неупругого рассеяния света, включающая в себя рассеяние Мандельштама – Бриллюэна и комбинационное рассеяние света, механические тесты и калориметрические исследования позволят описать влияние обработки на концентрацию сшивок и на упругие характеристики имплантируемых тканей. Будет сравнено действие различных стабилизирующих агентов – глутарового альдегида и эпоксидного соединения – на свойства биопротезов. Будут даны рекомендации для поиска новых стабилизирующих растворов и протоколов обработки при создании кардиоваскулярных биопротезов.
Полученные результаты будут новыми, оригинальными и будут иметь большую значимость для биофизики и разработки инновационных биоматериалов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ