Формирование микроструктурированных пленок поли-3-оксибутирата с регулируемой топографией поверхности

Исследована возможность формирования микроструктурированных пленок поли-3-оксибутирата методом «самоорганизации» микрокапель воды с помощью искусственных шаблонов и обратных эмульсий полимера. Установлено, что методом «самоорганизации» можно сформировать упорядоченные микроструктуры поли-3-оксибутирата с гексагональным расположением ячеек регулируемого диаметра от 1 до 4 мкм. Показано, что путем применения обратных эмульсий поли-3-оксибутирата можно получить пористые пленки с заданным размером пор от 0,4 до 3 мкм, при этом структуру пленок и размер пор в них можно регулировать путем изменения концентрации полимера в дисперсионной среде и объемного соотношения фаз. С помощью метода центрифугирования и применения искусственных шаблонов можно создавать точные реплики поли-3-оксибутирата, которые характеризуются высокой степенью однородности по всей площади и отсутствием дефектных областей. Показано, что сформированные микроструктурированные пленки поли-3-оксибутирата с регулируемой топографией поверхности перспективны для использования в качестве скаффолдов для культивирования стволовых клеток.

1. Additive manufacturing techniques for the production of tissue engineering constructs / C. Mota [et al.] // Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. - 2015. - Vol. 9, N 3. - P. 174-190. https://doi.org/10.1002/term.1635

2. L'Heureux, N. Clinical translation of tissue-engineered constructs for severe leg injuries / N. L'Heureux, D. Letourneur // Annals of Translational Medicine. - 2015. - Vol. 3, N 10. - P. 134. https://doi.org/10.3978/j.issn.2305-5839.2015.05.03

3. Preparation and characterization of macroporous (D,L-lactic acid) film for tissue engineering scaffold / Sh. Shi [et al.] // International journal of nanomedicine. - 2010. - Vol. 5. - P. 1049-1055. https://doi.org/10.2147/IJN.S13169

4. Robust and hydrophilic polymeric films with honeycomb pattern and their cell scaffold applications / L. Li [et al.] // Journals of Materials Chemistry. - 2009. - Vol. 19. - P. 2789-2796. https://doi.org/10.1039/B820279F

5. Honeycomb-shaped surface topography induces differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSCs): uniform porous polymer scaffolds prepared by the breath figure technique / T. Kawano [et al.] // Biomaterial Sciences. - 2014. -Vol. 2. - P. 52-56. https://doi.org/10.1039/c3bm60195a

6. Honeycomb-Structured Porous Films from Polypyrrole-Containing Block Copolymers Prepared via RAFT Polymerization as a Scaffold for Cell Growth Danelle / D. Beattie [et al.] // Biomacromolecules. - 2006. - Vol. 7. - P. 10721082. https://doi.org/10.1021/bm050858m

7. 3D bioactive composite scaffolds for bone tissue engineering / G. Turnbull [et al.] // Bioactive Materials. - 2018. -Vol. 3. - P. 278-314. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2017.10.001

8. Применение полиоксиалканоатов в медицине и природные функции поли-3-оксибутирата / А. П. Бонарцев [и др.] // Acta Naturae. - 2019. - Vol. 11, N 41. - P. 4-16.

9. Braun, H. G. Microprinting - a new approach to study competitive structure formation on surfaces / H. G. Braun, E. Meyer // Macromolecular Rapid Commun. - 1999. - Vol. 20. - P. 325-327. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3927(19990601)20:6<325::AID-MARC325>3.0.CO;2-R

10. Francois, B. Polymer films with a self-organized honeycomb morphology / B. Francois, O. Pitois, J. Francois // Advance Material. - 1995. - Vol. 7. - P. 1041-1044. https://doi.org/10.1002/adma.19950071217

11. Widawski, G. Self-organized honeycomb morphology of star-polymer polystyrene films / G. Widawski, M. Rawiso, B. Francois // Nature. - 1994. - Vol. 369. - P. 387-389. https://doi.org/10.1038/369387a0

12. Multiple interfaces in self-assembled breath figures / L. Sh. Wan [et al.] // Chemical Communications. - 2014. -Vol. 50. - P. 4024-4039. https://doi.org/10.1039/c3cc49826c

13. Biosynthesis of poly(3-hydroxybutyrate) copolymers by Azotobacter chroococcum 7B: A precursor feeding strategy / A. P. Bonartsev [et al.] // Preparative Biochemistry and Biotechnology. - 2017. - Vol. 47. - P. 173-184. https://doi.org/10.1080/10826068.2016.1188317

14. Poly(3 -hydroxybutyrate)/hydroxyapatite/alginate scaffolds seeded with mesenchymal stem cells enhance the regeneration of critical-sized bone defect / A. V. Volkov [et al.] // Materials Science and Engineering: C, Materials for biological application. - 2020. - Vol. 114. - P. 110991. https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.110991

15. Influence of the conditions of formation of nitrocellulose honeycomb-structure films on their morphology / V. I. Shadrina [et al.] // Russian Journal of Applied Chemistry. - 2010. - Vol. 83. - P. 1318-1323. https://doi.org/10.1134/S1070427210070281

16. Fabrication and characterization of ultrathin spin-coated poly(L-lactic acid) films suitable for cell attachment and curcumin loading / V. I. Kulikouskaya [et al.] // Biomedical Materials. - 2020. - Vol. 15. - article 065022. https://doi.org/10.1088/1748-605X/aba40a

17. Honeycomb-Structured Microporous Films Made from Hyperbranched Polymers by the Breath Figure Method / W. Dong [и др.] // Langmuir. - 2009. - Vol. 25. - P. 173-178. https://doi.org/10.1021/la802863m

18. Nagayama, G. Intermediate wetting state at nano/microstructured surfaces / G. Nagayama, D. Zhang // Soft Matter. -2020. - Vol. 16. - P. 3514-3521. https://doi.org/10.1039/C9SM02513H