Исследования в данном направлении ведутся в РНЦ «Курчатовский институт» под руководством доктора физико-математических наук, Лауреата Государственной премии Российской Федерации Сергея Недосеева.

Бурное развитие нанотехнологий, наблюдающееся в последнее время, позволяет значительно улучшить уже существующие и широко применяемые технологии, а также способствует внедрению абсолютно новых методов в различные сферы деятельности. Медицина и биотехнология не являются исключением. В частности, в хирургии активно разрабатываются способы улучшения характеристик имплантируемых материалов (в основном, это протезы различного назначения), важнейшими из которых, помимо прочности и долговечности, являются химическая инертность и биологическая безопасность. В биотехнологии одно из новейших направлений связано с разработкой методов адресной доставки биологически активных субстанций (например, лекарственных препаратов или клеток) в определенные ткани организма.

Исследования в данном направлении ведутся в РНЦ «Курчатовский институт» под руководством доктора физико-математических наук, Лауреата Государственной премии Российской Федерации Сергея Леонидовича Недосеева. Ученые разрабатывают методы изготовления объемных и двумерных матриц со строго определенной пространственной структурой и заданными свойствами из синтетических материалов и полимеров биологического происхождения. Кроме того, проводится адаптация оборудования и отрабатываются методы электрофизического воздействия на изготавливаемые материалы.

Авторы конструируют объемные пористые носители, которые характеризуются высокой биологической безопасностью и состоят из биодеградируемых материалов. Последнее определяет способность распадаться в живой ткани и, тем самым, высвобождать биологически активные субстанции, носителями которых они являются. Время такой биорезорбции регулируется тонкой структурой самих полимеров. Для успешного функционирования носители имеют структуру трехмерной сетки, состоящей из ячеек разного размера. Ячейки, многократно превышающие размеры имплантируемых клеток, обеспечивают возможность прохождения последних в объем матрицы-носителя. Ячейки меньшего размера необходимы для подвода к клеткам питательных веществ.

В стадии отработки находится сублимационно-гелевая методика приготовления высокопористых полимерных матриксов из биосовместимых полимерных сред со структурой нанометрового диапазона. В частности, методика основывается на разработках малоплотных наноструктурных сред и изделий из них, применяемых РНЦ «Курчатовский институт» в исследованиях по управляемому импульсному термоядерному синтезу.

В АНО «ИМБИИТ» разрабатываются диагностические методики и компьютерная программа численного анализа микроскопической структуры матриксов. Одним из важных параметров, во многом определяющим характер взаимодействия
материала с клетками, является физико-химическая характеристика поверхности полимеров, из которых состоит трехмерная сетка матрикса. Большинство полимеров, предлагаемых для изготовления пористых трехмерных матриксов, гидрофобны, что является нежелательным фактором, снижающим жизнеспособность клеток. В связи с этим, особенно актуальной является разработка новых электрофизических и плазмохимических методов гидрофилизации и биологической функционализации внутренней поверхности объемных высокопористых микро - и наноструктурных матриксов, используемых при изготовлении медицинских имплантатов.

При изготовлении имплантанта, для проведения направленных плазмохимических процессов в трехмерной гетерогенной среде внутри матрикса, содержащего газовую и наноструктурную твердую фазы, необходимо использовать комплексные электрофизические воздействия. В авторской методике обработки покровных и имплантируемых хирургических материалов действующим фактором является частотно-импульсный пучок электронов с энергией до 4 МэВ. При одновременном наложении импульсного электрического поля от специального генератора, внутри матрикса возникает объемный несамостоятельный разряд с высокой степенью неравновесности, поддерживаемый электронным пучком. Разряд действует на внутреннюю поверхность твердотельной сетки матрикса, осуществляя ее модификацию в заданном направлении, например, увеличивая гидрофильность или повышая биосовместимость матрикса с соответствующими биологическими объектами. Неравновесные короткоимпульсные (100—200 наносекунд) разряды, не разрушают твердотельную структуру матрикса.

Совместно с МИПФВТ создана комплексная энергетическая система для возбуждения объемных разрядов в гетерогенной наноструктурной среде на экспериментальной установке «ЭХО».