ИСТИНА

Разработка электро- и магнитоактивных биоматериалов является важным этапом создания ши-рокого спектра биоинженерных конструкций, таких, как, биосенсоры и тканеинженерные скаффолды. Этим обусловлена актуальность исследований в данном направлении, объединяющих биоинжене-рию, нанобиотехнологию, биоэлектронику и другие области науки. Наша работа посвящена разра-ботке электроактивного полимерного материала на основе композита поли-3-оксибутирата (ПОБ) с наночастицами магнетита (ПОБ/М), характеризующегося высокой степенью биосовместимости и способностью к биодеградации, а также обладающего магнитными и пьезоэлектрическими свойства-ми. Пьезоэлектрические свойства анизотропных диэлектриков, к числу которых относится ПОБ, проявляются в появлении заряда на их кристаллитах в ответ на механическую деформацию. В экспе-риментах, направленных на изучение пьезоэлектического эффекта, возникает необходимость создать такое электромеханическое сопряжение. Один из подходов, позволяющий это сделать, заключается во введении в состав материала магнитоактивного компонента с последующим воздействием пере-менным магнитным полем (ПМП). В таких композитах механическое напряжение, возникающее на магнитоактивных наночастицах под воздействием ПМП, передаётся на полимерный материал, вызы-вая, так называемый прямой пьезоэлектрический эффект. При этом используют, как электромагнит-ные установки, так и оснащённые постоянными магнитами. Другой подход, позволяющий вызвать деформацию материала и опосредованный этим прямой пьезоэлектрический эффект, применяется в установках с ультразвуковыми (УЗ) излучателями. Однако, при проведении экспериментов с использованием подобных установок, бывает затруд-нительно, если вообще возможно, напрямую измерить величину пьезоэлектрического отклика мате-риала, или даже качественно показать наличие пьезоэффекта. В то же время известно, что пьезоэф-фект может влиять на адгезию бактерий к поверхности материалов. Учитывая это, мы создали мо-дель, в которой степень адгезии бактерий служит индикатором наличия пьезоэффекта на поверхности материала и сравнили результаты, полученные на трёх конструктивно различных установках. В пер-вой серии экспериментов использовали установку, генерирующей ПМП (0,67 Гц, 68 мТ) с помощью неодимовых постоянных магнитов. Пробы, содержащие бактериальную суспензию и полимерные образцы, подвергались воздействию ПМП в течение 16 часов непрерывно, при этом ПМП не влияло на адгезию L. fermentum к плёнкам из чистого ПОБ, но снижало в 1,7 раза к композитным плёнками ПОБ/М. Во второй серии экспериментов установка генерировала ПМП с помощью электромагнитов с индукцией 100 мТ и частотой 10 и 100 Гц. Пробы инкубировали 5 часов, при этом в ходе рабочего цикла прибора за 10-ю минутами воздействия ПМП следовали 10 минут паузы. В этих экспериментах ПМП также не влияло на адгезию бактерий к плёнкам из чистого ПОБ, но увеличивало к плёнкам ПОБ/М в 1,3 и 1,7 раза (при частоте ПМП 10 и 100 Гц, соответственно). В третьей серии эксперимен-тов установка была оснащена УЗ излучателем погружного типа (2,6 мГц, диаметр 23 мм). Пробы об-лучали с интенсивностью 0,1 Вт/см2 и импульсной частотой 13 Гц непрерывно в течение 5 часов. Под воздействием ультразвука адгезия L. fermentum к плёнкам из чистого ПОБ была в 2,6 раза ниже, чем без такового. При этом в контроле, в качестве которого использовали плёнки из полипропилена, не обладающего пьезоэффектом, адгезия бактерий также снижалась, но в меньшей степени (в 1,9 раза). Таким образом, результаты, полученные на трёх экспериментальных установках показали, что внешнее воздействие оказывало разнонаправленное влияние на адгезию бактерий. Мы предполагаем, что влияние магнитного поля на адгезию бактерий с плёнками ПОБ/М, а также различие влияния УЗ на плёнки из ПОБ и полипропилена связано с проявлением пьезоэффекта ПОБ. Таким образом, разработанные нами скаффолды открывают возможность для внешне управляе-мой магнитным полем и ультразвуком регуляции адгезии бактерий, что открывает перспективы раз-работки новых диагностических устройств и биоинженерных конструкций.