Для создания биоинтерфейсов наиболее перспективными являются электропроводящие материалы на основе углерода и его модификаций. Такие материалы можно использовать для направленной стимуляции клеток и тканей с высоким пространственным разрешением. В работе для создания электропроводящих материалов предложено применение углеродных нанотрубок ввиду их уникальных электрических, механических и оптических характеристик. Показано, что под воздействием лазерного излучения можно достичь эффекта сваривания с образованием разветвленных сетей на кремниевой подложке и в объеме биополимерной матрицы. В результате экспериментальных исследований установлена плотность энергии излучения, равная 0,061 Дж/см, при которой появляется эффект связывания одностенных нанотрубок между собой. Определен механизм формирования пористых материалов на основе биополимеров альбумина, коллагена и хитозана, содержащих в своем составе одностенные углеродные нанотрубки. Изготовлены материалы из одностенных углеродных нанотрубок и биополимеров с контролируемым размером пор. Объем пор составил более 60 % от объема нанокомпозита. Созданные материалы могут иметь различную форму для производства независимых имплантируемых структур или покрытий для имплантируемых устройств.
Глухова Ольга Евгеньевна
Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова Минздрава России, г. Москва, Россия; Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, г. Саратов, Россия
Герасименко Александр Юрьевич
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия; Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова, г. Москва, Россия
1. Rastogi S. K., Kalmykov A., Johnson N., Cohen-Karni T. Bioelectronics with nanocar-bons // J. Mater. Chem. B. 2018. Vol. 6. Iss. 44. P. 7159–7178. doi: https://doi.org/10.1039/C8TB01600C
2. Strength of carbon nanotubes depends on their chemical structures / A. Takakura, K. Beppu, T. Nishihara et al. // Nat. Commun. 2019. Vol. 10. Art. No. 3040. doi: https://doi.org/10.1038/s41467-019-10959-7
3. Advances in carbon nanotubes – hydrogel hybrids in nanomedicine for therapeutics / A. Vashist, A. Kaushik, At. Vashist et al. // Adv. Healthcare Mater. 2018. Vol. 7. Art. ID: 1701213. doi: https://doi.org/10.1002/adhm.201701213
4. Liu Y.-T., Yao T.-T., Zhang W.-S., Wu G.-P. Laser welding of carbon nanotube networks on carbon fibers from ultrasonic-directed assembly // Mater. Lett. 2019. Vol. 236. P. 244–247. doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.09.161
5. Hydrogen storage in heat welded random CNT network structures / Z. Ozturk, C. Baykasoglu, A. T. Celebi et al. // Int. J. Hydrog. Energy. 2015. Vol. 40. Iss. 1. P. 403–411. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.10.148
6. Vibration promotes heat welding of single-walled carbon nanotubes / N. M. Piper, Y. Fu, J. Tao et al. // Chem. Phys. Lett. 2011. Vol. 502. Iss. 4–6. P. 231–234. doi: https://doi.org/10.1016/j.cplett.2010.12.068
7. Laser fabrication of composite layers from biopolymers with branched 3D networks of single-walled carbon nanotubes for cardiovascular implants / A. Yu. Gerasimenko, U. E. Kurilova, M. S. Savelyev et al. // Compos. Struct. 2021. Vol. 260. Art. ID: 113517. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113517
8. Biocompatible SWCNT conductive composites for biomedical applications / A. Markov, R. Wördenweber, L. P. Ichkitidze et al. // Nanomat. 2020. Vol. 10. Iss. 12. Art. ID: 2492. doi: https://doi.org/10.3390/nano10122492
9. Song J., Winkeljann B., Lieleg O. Biopolymer-based coatings: promising strategies to improve the biocompatibility and functionality of materials used in biomedical engineering // Adv. Mater. Interfaces. 2020. Vol. 7. Art. ID: 2000850. doi: https://doi.org/10.1002/admi.202000850
10. Electrospun collagen – chitosan – TPU nanofibrous scaffolds for tissue engineered tubu-lar grafts / C. Huang, R. Chen, Q. Ke et al. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2011. Vol. 82. Iss. 2. P. 307–315. doi: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2010.09.002
11. Badawy M. E. I., Rabea E. I. A biopolymer chitosan and its derivatives as promising antimicrobial agents against plant pathogens and their applications in crop protection // Int. J. Carbohydr. Chem. 2011. Vol. 2011. Art. ID: 460381. doi: https://doi.org/10.1155/2011/460381
12. Yuan Y., Chen J. Nano-welding of multi-walled carbon nanotubes on silicon and silica surface by laser irradiation // Nanomaterials. 2016. Vol. 6 (3). Art. No. 36. doi: https://doi.org/10.3390/nano6030036
13. Laser technology for the formation of bioelectronic nanocomposites based on single-walled carbon nanotubes and proteins with different structures, electrical conductivity and bio-compatibility / A. Yu. Gerasimenko, U. E. Kurilova, I. A. Suetina et al. // Appl. Sci. 2021. Vol. 11 (17). Art. ID: 8036. doi: https://doi.org/10.3390/app11178036