91��ý

Ученые факультета химии и химической технологии Казахского национального университета имени аль-Фараби реализуют масштабный научно-исследовательский проект «Жас ғалым», направленный на решение критических задач современной фармацевтики и регенеративной медицины. В условиях глобальных вызовов здравоохранения создание биосовместимых материалов для восстановления поврежденных тканей и повышения биодоступности лекарственных препаратов является приоритетным направлением. Исследовательская группа КазНУ сосредоточила свои усилия на синтезе и характеристике новых производных желатина, модифицированных ненасыщенными ангидридами, для создания инновационных гидрогелей. Желатин, как природный полимер, полученный из коллагена, обладает уникальным набором свойств: высокой биосовместимостью, биодеградабельностью и отсутствием иммуногенности. Наличие биоактивных последовательностей, таких как аргинин-глицин-аспарагиновая кислота (RGD), способствует адгезии и миграции клеток, что делает желатин идеальной основой для тканевой инженерии и систем доставки лекарств. Однако его использование в медицине ограничивалось низкой механической прочностью и нестабильностью при физиологической температуре 37°C, при которой он быстро растворяется. Для преодоления этих ограничений ученые применили химическую модификацию структуры желатина метакриловым, кротоновым и итаконовым ангидридами.

Процесс синтеза новых производных (Желатин-МА, Желатин-КА и Желатин-ИА) проводится при температуре 50°C в течение 12 часов при постоянном перемешивании. После завершения реакции полимеры разбавляются фосфатно-солевым буфером (pH 7,40) для остановки процесса и очищаются методом диализа в течение 48 часов, что гарантирует удаление всех примесей и непрореагировавших компонентов. Очищенные продукты доводятся до сухого состояния с помощью лиофильной сушки. Научная новизна данного исследования заключается в первом комплексном изучении кротоноилированных и итаконоилированных производных желатина в качестве основы для гидрогелей. Структура полученных материалов подтверждается методами ИК- и ЯМР-спектроскопии, а количественная оценка степени замещения функциональных групп проводится с использованием колориметрического TNBS-анализа. Реологические исследования включают определение температур плавления и гелеобразования в диапазоне 0-40°C, а также анализ влияния уровня рН на конформационные изменения с помощью вискозиметрии и динамического светорассеяния (ДРС). Такой глубокий анализ позволяет прогнозировать поведение материалов в биологических средах и обеспечивает их целевое применение.

С практической точки зрения, фотосшитые гидрогели, полученные с использованием фотоинициаторов и ультрафиолетового (УФ) излучения, способны выполнять функцию эквивалента естественного внеклеточного матрикса (ECM). Пористость этих материалов изучается методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), а механическая прочность оценивается на текстурных анализаторах. Для изучения кинетики высвобождения лекарственных веществ применяются диффузионные ячейки Франца, что позволяет регулировать длительность терапевтического воздействия. Биологическая оценка включает использование фибробластов мыши NIH-3T3 и мезенхимальных стволовых клеток крысы, где с помощью тестов Alamar blue, CCK-8 и Scratch assay анализируются пролиферация и миграция клеток. Эти исследования особенно важны для повышения эффективности лечения глазных заболеваний, таких как глаукома и кератомикоз, где традиционные капли доставляют лишь 1–5% препарата в нужную зону. Разработки ученых КазНУ обладают мукоадгезивными свойствами, прочно прикрепляясь к слизистой оболочке глаза, и благодаря технологии формирования геля «in situ» обеспечивают пролонгированное высвобождение лекарства.

Стратегическая значимость проекта напрямую связана с поручением Главы государства по увеличению доли собственного фармацевтического производства до 50%. Международное сотрудничество между КазНУ и Университетом Рединга (Великобритания) в рамках данного исследования повышает конкурентоспособность казахстанской науки на мировом уровне. Исследовательская группа через этот проект на 2025-2027 годы делает уверенный шаг к улучшению качества медицинских услуг и созданию рынка инновационных биоматериалов. Результаты работы будут опубликованы в престижных международных журналах, индексируемых в базах Scopus и Web of Science, что привлечет внимание мирового научного сообщества. Этот проект является не только теоретическим поиском, но и перспективной инициативой, предлагающей конкретные медицинские решения для улучшения качества жизни миллионов людей.