Индекс цитирования Яндекс.Метрика

Направления

15.12.2017

Ученые Курчатовского института разработали искусственную кожу

Российские ученые из Курчатовского института создали искусственную кожу, которая может спасти людей, пострадавших от сильнейших ожогов.

Полимерные материалы меняют наш мир: ученые Курчатовского института разработали искусственную кожу, которая может быть спасением для людей, получивших сильнейшие ожоги. Материал позволяет избежать воспаления и потери влаги, содержит обезболивающие препараты и легко отделяется от ран. Следующий шаг на пути применения новых материалов — создание биоискусственных конструкций, например — трахеи.

Использование полимерных материалов, в том числе созданных физиками по заказу врачей, уже стало стандартом современной медицины. Биоразлагаемая нить, искусственные суставы, искусственная трахея, зубные протезы, импланты — об их разработке и применении рассказали врачи и ученые.

Глава Курчатовского института член-корреспондент РАН Михаил Ковальчук и начальник отдела нанобиоматериалов и структур Курчатовского НБИКС-центра кандидат физико-математических наук Тимофей Григорьев обсудили области применения создаваемых материалов

Полимеры пришли в быт примерно в середине прошлого века. В 1950-е годы появились первые пластиковые упаковки и синтетические ткани для повседневного использования. В последующее десятилетие без полимерных материалов не смогла обходиться автомобильная промышленность, электроника, производство бытовой техники. Но прорыв полимеров в практическую медицину состоялся значительно позже — примерно в 1990-е годы.

Сегодня без полимерных материалов невозможно представить себе стоматологию (зубные протезы, костные цементы и фотополимерные пломбы), кардиологию (из полимеров изготавливают сердечные клапаны, искусственные артерии и сосуды), пластическую хирургию (имплантаты молочной железы) и другие области медицины. Полимеры используются врачами в виде биоразлагаемых шовных нитей, гидрофильных повязок, барьерных покрытий.

Но особое место полимеры и полимерные композиты заняли в травматологии, ортопедии и медицине катастроф. Примерно четверть века назад в эту медицинскую область пришел титан. Костные пластины и штифты из этого металла произвели революцию в лечении сложных переломов: с тех пор пациентам не нужно больше месяцами лежать на скелетном вытяжении, процесс их реабилитации резко сократился. Однако, по словам начальника отдела нанобиоматтериалов и структур Курчатовского НБИКС-центра Тимофея Григорьева, клиническая практика довольно быстро обнаружила некоторые недостатки использования титановых конструкций.

— Титан и его сплавы оказались хороши почти всем. Но первая радость, что он успешно прирастает и не воспаляется, сменилась тревогой: хирурги и ортопеды обнаружили, что происходит ионный обмен — обмен заряженными частицами между человеческим телом и титаном. Это нарушает функционирование всего организма. Поэтому для титановых имплантов пришлось разработать полимерное покрытие, повысившее уровень биосовместимости, — рассказал Тимофей Григорьев.

Следующим этапом внедрения полимерных материалов в хирургию стало создание биоискусственных систем — полимерных каркасов, на которых выращиваются собственные клетки организма.

— Природа так и задумала: есть коллагеновый каркас, внеклеточный матрикс, на котором расположены наши клетки. Этот каркас помогает клеткам определяться, какими им быть, как взаимодействовать, расти, воспроизводиться. При этом клетки постоянно сменяются, а каркас остается. Идею нам подсказала сама природа, — добавил Тимофей Григорьев.

Основываясь на этом принципе, ученые Курчатовского института создали искусственную кожу, которая может быть спасением для людей, получивших сильнейшие ожоги: если площадь ожогов превышает 30–40% поверхности тела, то чрезвычайно высок риск смерти от болевого шока или обезвоживания. Ученые разработали материал, который позволяет избежать воспаления и потери влаги, содержит обезболивающие препараты, а также легко отделяется от ран в силу своей гидрофильности.

Следующий шаг на пути применения новых материалов — создание биоискусственных конструкций. Трахеи или уретры, например. Это уже на порядок более сложные импланты, которые должны обладать высочайшими биосовметимостью, механической прочностью и гибкостью. Над созданием биоскусственных органов работают ведущие научные институты как страны, так и мира.

— Мы делаем полимерные модели, на основе которых изготавливаются импланты для вживленя в организм, к примеру, вместо кусочка черепной коробки, поврежденной в результате ДТП, — рассказал доцент кафедры лазерной физики ФНИЦ кристаллографии и фотоники Евгений Хайдуков.

Заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и хирургии катастроф Первого МГМУ имени Сеченова Алексей Лычагин сообщил, что новые материалы весьма широко применяются в практике института.

— Мы широко используем эти материалы как при эндопротезировании (часть сустава представлена полимерной вкладкой), так и при малоинвазивных операциях — например, реконструкции связочного материала. Используем мы и биодеградирующие материалы, которые постепенно замещаются костной тканью. Всё это необыкновенно перспективные направления, — подчеркнул Алексей Лычагин.

По словам медиков, число операций с применением искусственных материалов стремительно растет во всем мире. К примеру, последние исследования американского Национального центра статистики здоровья (NCHS) показали, что количество операций по эндопротезированию тазобедренного сустава в США достигло сотен тысяч в год.

Источник: "Известия"