В НГТУ НЭТИ разрабатывают функциональные криогели с широким спектром применения
Команда ученых Новосибирского государственного технического университета НЭТИ под руководством кандидата биологических наук Екатерины Литвиновой работает над созданием криогелей на основе хитозана — гелей с высокопористой структурой и улучшенными поглощающими свойствами. Проект по изучению свойств биогелей в их различных модификациях входит в биомедицинское направление программы «Приоритет 2030», реализуемое в НГТУ НЭТИ.
«Если обычный гидрогель содержит поры размером несколько сотен микрометров, то криогель формирует высокопористую структуру с обильным количеством пор размерами от 10 до 30 микрометров. Большое количество пор дает возможность получить максимальную площадь поверхности, что позволяет улучшить адсорбционные свойства. Технология создания криогеля заключается в следующем: полимер набухает в растворе, потом раствор замораживают и выдерживают при низких температурах в течение определенного времени до удаления воды из замороженного образца. Мы определили, сколько нужно выдерживать криогель в холоде для достижения оптимального соотношения таких параметров, как набухание, количество и размер пор», — рассказал младший научный сотрудник Центра технологического превосходства НГТУ НЭТИ кандидат фармацевтических наук Александр Дранников.
Сфера применения криогелей обширна — от медицины до сельского хозяйства. Они могут использоваться для очистки воды, в растениеводстве — для загрузки пестицидов, противовирусных агентов и внесения их в почву, для таргетной доставки лекарств в организм (например, доставлять пробиотики напрямую в кишечник), а также при алкогольном и пищевом отравлении, поскольку у хитозана есть структурные особенности, которые позволяют эффективно улавливать токсины и выводить их из организма.
Как отмечает Александр Дранников, за счет развитой поверхности криогели могут впитать и отдать большое количество влаги, и с точки зрения поддержания водного баланса они более эффективны, чем гидрогели. За счет использования разных производных хитозана криогель можно модифицировать — «пришивать» к нему разные химические группы и, таким образом, повышать его селективность (избирательность к конкретным загрязняющим веществам или токсинам).
Криогели, как и другие разновидности гелей, не требуют дополнительных мер по утилизации и безопасны для окружающей среды: после выполнения своего предназначения они естественным образом разлагаются, не принося никакого вреда экологии.
В настоящий момент ученые работают над тем, чтобы обеспечить воспроизводимость процесса создания криогелей — сделать так, чтобы они обладали одинаковыми свойствами от серии к серии. Параллельно разработка уже проходит апробацию в составе продуктов для тепличных комплексов. В планах на ближайший год — приступить к масштабированию производства криогелей.
