Проекты

Исследование морфологических, поверхностных и биологических характеристик губок на основе поликапролактона

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Поиск»

Направление работы: Биохимия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1582
Предметы: Биология
Классы: 9 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2021 года

Актуальность

В последнее время разрабатывается большое количество материалов для медицины на основе биоразлагаемых полимеров.

Поликапролактон (ПКЛ) – биосовместимый и биоразлагаемый полимер, обычно используется в медицине. Изготовление пористых материалов с высокоразвитой поверхностью на основе ПКЛ, обладающих хорошей способностью к адгезии клеток, является актуальной задачей и позволит расширить область их применения.

Цель

Экспериментально изучить структурные, поверхностные и биологические характеристики пористых материалов на основе поликапролактона.

Задачи

  1. Изучить литературные данные о полимере поликапролактоне: свойства, получение, применение.
  2. Приготовить растворы с разным содержанием ПКЛ, растворенного в диоксане.
  3. Получить высокопористые материалы методом лиофилизации.
  4. На оптическом микроскопе получить изображения пор и, анализируя полученные изображения, определить средний диаметр пор и построить гистограммы распределения диаметра.
  5. Определить параметры материалов: плотность, пористость, угол смачивания поверхности.
  6. Пронаблюдать рост колоний бактерий на исследуемых материалах.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Поликапролактон
  • Диоксан 1,4
  • Аналитические весы
  • Магнитная мешалка
  • Лиофильная сушилка
  • Оптический микроскоп
  • USB-микроскоп
  • Среда агар

Описание

ПКЛ растворяли в диоксане при комнатной температуре. Концентрация растворов варьировалась в диапазоне от 1 масс.% до 6 масс.%. Полученные вышеописанным методом растворы разливали в пластиковые банки по 15 г. Затем банки охлаждали в холодильнике при 4 ℃ в течение двух часов. После этого их замораживали при температуре -20 ℃ в течение суток и замороженные образцы на двое суток помещали в лиофильную сушилку для удаления растворителя. Полученные образцы хранили при комнатной температуре. Плотность и пористость образцов рассчитывали по формулам.

Для проведения эксперимента по взаимодействию пористых губок с бактериями вначале в чашках Петри приготовили питательную среду. После того как выросли колонии бактерий, в чашки Петри положили небольшие кусочки губок и поместили в термостат. В течение недели проводили наблюдения. Процесс роста колоний бактерий на губках начался на третий день эксперимента. Через неделю образцы подняли и посмотрели рост бактерий под образцами и на них. В результате осмотра было выяснено, что рост бактерий на губках составил от 3 до 6 %

Результаты работы/выводы

  1. В данной работе были получены пористые материалы на основе полимера поликапролактона с концентрациями 2, 3 и 6 масс.% методом лиофилизации.
  2. Исследованы структурные параметры образцов: пористость, плотность, диаметр пор.
  3. С увеличением количества полимера уменьшается пористость губок.
  4. При концентрации 2 % структура имеет заметные дефекты, для образца с 3%-ым содержанием ПКЛ наблюдается максимальное значение среднего диаметра, а у губки с 6%-ым наполнением поры имеют меньший диаметр, чем у двух других.
  5. Таким образом, наилучшей концентрацией является 3 %, так как образцы имеют большие поры и четкую структуру.

Перспективы использования результатов работы

В результате эксперимента по взаимодействию бактерий с пористым материалом показано, что бактерии плохо растут на губках из поликапролактона. Из этого следует, что данный материал можно использовать гораздо дольше в условиях повышенной концентрации бактерий.