Лигнин – биоматериал будущего на основе пихты и лиственницы

Ученые выяснили, что лигнин не мешает свертываемости крови, не влияет на эритроциты и тромбоциты. А еще он очень дешевый.

Лигнин – сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений и некоторых водорослях. Одеревеневшие клеточные оболочки обладают ультраструктурой, которую можно сравнить со структурой железобетона: микрофибриллы целлюлозы по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин, обладающий высокой прочностью на сжатие, — бетону.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с московскими коллегами из Национального медицинского исследовательского центра гематологии доказали, что лигнин и его производные не оказывают негативного влияния на показатели крови человека. Это дает возможность создавать медицинские биоматериалы на его основе, в частности системы доставки лекарственных средств. Исследование проводились in vitro при поддержке Российского научного фонда.

Лигнин – сырье для биоматериалов будущего

Гематологи выяснили, что водорастворимый лигнин в лабораторных экспериментах не оказывал негативного влияния на тромбоциты и эритроциты, не мешал свертываемости крови, а в некоторых случаях даже ускорял ее в два раза. Растительный полимер может стать дешевым и доступным заменителем полисахаридов и кандидатом в медицинские биоматериалы. Результаты исследования опубликованы в журнале Bulletin of Experimental Biology and Medicine.

Экологически чистый и очень дешевый

Биополимеры медицинского назначения, контактирующих с кровью, должны быть гемосовместимыми. Это значит, что такие медицинские изделия не должны активировать свертывание крови, провоцировать тромбозы или способствовать разрушению эритроцитов. Исследователи пытаются найти все более дешевые и удобные в применении вещества, обладающие такими свойствами. И лигнин отвечает всем требованиям. Он легкодоступен экологически чистый. По распространенности этот растительный полимер уступает только целлюлозе.

Откуда берется лигнин?

В красноярском Институте химии и химической технологии СО РАН разработаны новые простые и экологически безопасные способы получения органосольвентных лигнинов и на их основе сульфатированных водорастворимых лигнинов. Именно их и используют в исследовании. Лигнин содержится не во всех деревьях. Химики извлекают лигнин из древесины пихты и лиственницы.

Влияние на показатели крови

В ходе исследований ученые выяснили, что различные образцы лигнина не увеличивали время свертывания крови, не провоцировали агрегацию тромбоцитов человека и не разрушали мембраны эритроцитов. Также исследователи обнаружили, что при содержании лигнина в растворе выше одного миллиграмма на миллилитр свертывание крови происходило в два раза быстрее, чем обычно. Это отличный результат.

Не только биоматериалы, но и лекарства

«Одним из перспективных направлений переработки лигнина является получение его производных, содержащих сульфатную группу. Наличие сульфатной группы придает растительному полимеру способность растворяться в воде и увеличивает его биоразлагаемость. Сульфатированные производные лигнина могут не только заменить широко используемые продукты химической модификации полисахаридов, но и найти применение в фармацевтике как потенциальные противовирусные препараты и антикоагулянты нового класса. В нашем исследовании антикоагулянтная активность образцов была небольшой по сравнению с нефракционированным гепарином. Однако полученные образцы из лигнина пихты и лиственницы могут найти применение при конструировании систем доставки лекарственных средств и создания биоматериала с тромборезистентной поверхностью. Важно уточнить, что для внедрения в медицинскую практику требуются более глубокие исследования, сейчас мы находимся на первой стадии поисковых работ», — рассказала главный научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Светлана Кузнецова.

Перспективы

Лигнин уже используется как лекарственное средство в качестве сорбента (например в составе «Полифепана»). Однако Светлана Кузнецова добавила, что в дальнейшем возможно проведение исследований для получения материалов с гемостатической активностью на основе лигнина. Такие вещества могут способствовать остановке кровотечений. Так, один из образцов по совокупности исследуемых свойств показал свою перспективность для создания на его основе биоматериалов с тромборезистентными поверхностями.