3.6.5 Создание новых материалов и технологий управления структурно-функциональным состоянием стволовых клеток

Дифференцировка и функциональное состояние стволовых клеток зависит не только от гуморальных и метаболических сигналов воспринимаемых клетками, но и от контактных взаимодействий с другими клетками и с матриксными белками. Введение в структуру и в состав новых материалов детерминант, регулирующих функциональное состояние и дифференцировку стволовых клеток может позволить, как эффективно использовать эти материалы для создания сложных имплантатов, содержащих стволовые клетки, так и стимулировать активность собственных стволовых клеток при использовании имплантатов из этих материалов.

К 2025-2030 году каждый пациент получит возможность увеличения качества жизни и периода активного долголетия за счет профилактики и коррекции хронических, в том числе опухолевых заболеваний, путем введения в организм природных и искусственных систем, гибридных имплантатов, создающихся благодаря новейшим достижениям медицинского материаловедения и биоинженерии из искусственных материалов, живых клеток и тканей. В основе лежит разработка концепции и внедрение технологий “тканевых биоконструкторов”, имитирующих естественное микроокружение стволовых клеток, на основе биомиметических композитных материалов с функционализированной структурой и поверхностью в приложении к регенеративной медицине.

Для этого будут выполнены:

Фундаментальные поисковые исследования новых композитов для матриц – носителей стволовых клеток («тканевых биоконструктуров») на основе биосовместимых материалов, в том числе наноструктурированных металлов, и покрытий для отечественных высококачественных имплантатов, необходимых для развития регенеративной медицины. Исследования in vitro и in vivo для развития концепции “тканевых биоконструкторов” различных поколений на основе ключевых технологий “ниша-рельеф” и “ниша-энергия” для стромальных и паренхиматозных стволовых клеток.

Проблемно-ориентированные исследования по разработке и изучению свойств 2D- и 3D-“тканевых биоконструкторов” с искусственными микротерриториями определенных размеров и плотности распределения для стимуляции роста эндогенных стволовых клеток.

Задельные прикладные исследования по разработке протоколов создания и модернизации панелей матриц-носителей стволовых клеток (“тканевых биоконструкторов”), оптимальных способов функционализации их структуры и поверхности.

Для эффективной реализации заявленных в рамках мероприятия работ будет проведена модернизация инфраструктуры, в том числе:

- организован Центр компетенций по разработке и функционализации “тканевых биоконструкторов” для обеспечения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по модификации и функционализации структуры и поверхности искусственных материалов.

Приоритетное направление «Новые материалы и наноиндустрия»

В рамках направления «Новые материалы и нанотехнологии» предусматривается проведение фундаментальных поисковых, проблемно-ориентированных и прикладных исследований, формирование инфраструктуры, а также создание опережающих научно-технического и технологического заделов, предназначенных для последующей коммерциализации через опытно-конструкторские и опытно-технологические работы.

Тематическая область «Гибридные материалы и структуры, конвергентные технологии».

В данной области планируется достижение следующих общих результатов:

• принципы, методы и технологии создания гибридных материалов, структур, устройств и систем, гибридной компонентной базы (биочипы, гибридные детекторы, гибридные актюаторы), гибридной сенсорики (микрофлюидика, нанохемосенсоры, биоподобные бионические сенсоры, гибридные сенсорные платформы);

• принципы, методы и технологии создания синтетических (искусственных) биологических и биоподобных структур, устройств и систем (белки, белковые комплексы, искусственная клетка, «лечащий» вирус);

• новые лекарственные препараты, технологии и средства их целевой доставки;

• разработка и создание установок и оборудования новых поколений для синхротронно-нейтронной диагностики и кристаллографии неорганических и органических материалов и структур;

• расшифровка структуры неорганических и органических материалов;

• нейро-биоинтерфейсы, биоподобные и антропоморфные технические устройства и системы, в том числе робототехнические;

• новые ядерно-физические методы и технологии в медицине;

• материалы и технологии сверхпроводимости, в том числе высокотемпературной;

• технологии и программные средства предсказательного моделирования для нано-, био-, инфо- и когнитивных технологий.

В рамках данной тематической области предполагается развитие следующих ключевых направлений задельных исследований:

• Принципы, методы и технологии создания гибридных материалов, структур, устройств и систем, гибридной компонентной базы, гибридной сенсорики.

• Принципы, методы и технологии создания синтетических биологических и биоподобных структур, устройств и систем.

• Разработка новых лекарственных препаратов, технологий и средств их целевой доставки.

• Разработка и создание установок и оборудования новых поколений для синхротронно-нейтронной диагностики и кристаллографии неорганических и органических материалов и структур.

• Кристаллизация, в том числе в космосе, белков и белковых структур.

• Расшифровка структуры неорганических и органических материалов.

• Исследование и моделирование механизмов мыслительной деятельности и поведения человека.

• Разработка нейро-биоинтерфейсов, биоподобных и антропоморфных технических устройств и систем, в том числе робототехнических.

• Изучение влияния излучений и частиц на биоорганические материалы, структуры и системы.

• Разработка ядерно-физических методов и технологий в медицине.

• Разработка материалов и технологий сверхпроводимости, в том числе высокотемпературной, принципиально новых электротехнических систем, систем электродвижения и передачи энергии.

• Разработка технологий и программных средств предсказательного моделирования для нано-, био-, инфо- и когнитивных технологий.