Биосовместимые биодеградируемые нанокомпозитные материалы для восстановительной и заместительной хирургии.

В процессе выполнения этапа 1 НИР: проведены патентные исследования с поиском материалов, содержащих информацию о разработанных ранее биодеградируемых двухмерных и трехмерных носителях; усовершенствованы методы выделения высокоочищенного рекомбинантного спидроина и наработано 1460 мг; сформулированы основные положения математической модели образования взаимодействий между отдельными нитями белков спидроинов в паутинном волокне; установлена зависимость размеров образующихся при микрокапиллярном электрораспылении нановолокон от напряженности электрического поля, времени нанесения и концентрации распыляемого раствора; методами ФТИК и КД охарактеризованы конформационные переходы в растворах рекомбинантных спидроинов в зависимости от условий среды и концентрации белка; отработаны лабораторные технологии получения образцов нанокомпозитных материалов в виде композитного геля, содержащего коллаген и рекомбинантный белок паутины 1F9, а также в виде пленок на основе сополимера бета-оксибутирата и бета-оксивалерата, дополнительно обработанных смесью коллагена и рекомбинантного белка паутины 1F9;-наработаны экспериментальные образцы перечисленных нанокомпозитных материалов и проведен анализ их морфологии методами СЭМ и АСМ; проведенные предварительные исследования физико-химических и физико-механических свойств ряда образцов нанокомпозитных материалов показали, что введение 10% рекомбинатного белка паутины в коллагеновый гидрогель приводит к значительным изменениям свойств гидрогеля: 1) повышению упругости, 2) резкому замедлению деструкции, 3) значительному набуханию под действием воды.

мг рекомбинантного спидроина для проведения исследований.
Отработаны методы получения пленок методом микрокапиллярного электрораспыления. Подобраны оптимальные параметры процесса -напряжение электрического поля и концентрации растворов белков в 1,1,1,3,3,3-гексафтор-2-пропаноле 4. Показано, что размеры пор пленки и ее толщина зависят от времени электрораспыления, в то время как диаметр образующих ее фибрилл зависит от концентрации распыляемых белковых растворов.
Проведено исследование пленок и растворов рекомбинантных аналогов спидроинов методами КД и ФТИК.
Получены нанофибриллы на основе рекомбинантного спидроина методом микрокапиллярного электрораспыления диаметром 100 нм и длиной более 300 мкм и проведен их анализ методами АСМ. Показано, что существует пороговая концентрация белка, ниже которой нанофибриллы не образуются.
Получены экспериментальные образцы наноструктурированных композитов - образцы пленок на основе сополимера оксибутирата и оксивалерата, содержащие рекомбинантный белок паутины в разных концентрациях и образцы гидрогелей на основе коллагена и спидроина.
Проведено сравнительное изучение физико-химических и физико-механических свойств полученных наноструктурированных композитных образцов с использованием методов СЭМ, АСМ, оптической микроскопии, физико-механических методов. Показано уменьшение наношероховатости и повышение гидрофильности поверхности образцов с увеличением концентрации спидроина в пленках бактериального сополимера от 0 до 5% . Вместе с тем не обнаружено влияние белка паутины 1F9 в концентрациях от 0 до 5 % на микроструктуру поверхности пленочных образцов. Увеличение содержания спидроина в образцах до 20% значительно увеличивает пористость пленки с одновременным ухудшением механические характеристик.

Проведено моделирование комплексов пептидов белков паутины, состоящих из параллельных и антипараллельных -слоев. Проведено определение типа вторичной структуры белка в составе пленок. Проведены анализ и характеристика физико-химических и биологических свойств лабораторных образцов нанокомпозитных матриксов.

Проведены дополнительные патентные исследования. Разработан лабораторный регламент производства рекомбинантного белка – аналога спидроина.Проведены биологические испытания нанокомпозитных матриксов различного состава in vitro и in vivo.