Пятница 21 сентября, 21:09
Ясно + 18°
Профессор Сергей Чвалун

Профессор Сергей Чвалун: «Запчасти» для человека — чудо, ставшее реальностью. И они дают людям шанс на второе рождение

Фото: Андрей Афанасьев
В этом году в России были проведены две первые в мире операции по пересадке трахеи. Они стали возможны благодаря синтетическим сосудам, которые делают из искусственных нетканых материалов.

О технологии их изготовления рассказывает Сергей Чвалун, руководитель отделения кристаллографии Курчатовского НБИКС-Центра.

В лаборатории полимерных материалов царит таинственный полумрак, из которого проступает светящийся прозрачный куб.

Внутри — вращающаяся конструкция, напоминающая веретено. Здесь прядут тончайшее нетканое волокно, которое нанизывается почти невидимыми нитями на металлический каркас.

Такой способ получения полимера называется электроформованием, когда за счет приложенного высокого напряжения из растворов вытягиваются тончайшие нановолокна, покрывающие исходную заготовку.

Конструкторы

— То, что вы видите, — это новое веяние в биомедицине: по сути, мы приблизились к роли если не Творца, то конструктора, научившись делать матриксы для синтетических органов, — поясняет Чвалун. — Пока это органы не очень сложные — не сердце, не мозг, хотя некоторые его участки лабораторно выращиваются.

А вот «отремонтировать» печень вполне возможно.

По словам Чвалуна, после операции по резекции печени, которые часто делаются, например, при раке, если накрыть усеченный орган такой пленкой-матриксом, она за короткий период времени полностью восстановится. Можно создавать супергидрофильные гемостатические материалы, которые забирают лишнюю кровь, и она практически моментально коагулирует. Можно делать различные сосуды, желчные протоки. Но главная фишка НБИКС-Центра на сегодня — искусственная трахея, сделанная на основе таких полимеров.

Раньше подобные операции пытались делать с помощью донорской трахеи, но тут возникали сложности: донорский хрящ часто оказывается несовместимым, поэтому потребовалась процедура по вживлению стволовых клеток, да и по размерам донорская трахея, как правило, не совпадает с нужной. Если речь идет об искусственном органе, таких проблем с ним в помине нет. С помощью компьютерного 3D-моделирования создается модель нужного размера, затем ткется методом электроформования, в готовую ткань добавляются факторы роста, лекарственные вещества — и продукт практически готов.

— По части производства матриксов мы сейчас находимся в числе лидеров, хотя работы по усовершенствованию разработки продолжаются, — говорит Сергей Чвалун.

Подумайте только: обычный хрящ растет 30 лет, а искусственный можно сформировать за пять минут — нужно лишь задать форму и размер.

Сейчас в Минпроме лежит проект по желчным протокам — это маленькие трубочки, которые часто страдают, например, при резекции желчного пузыря, и если их не заменить, человек болеет тяжелыми хроническими недугами. Заменить их совсем не сложно. На очереди — различные сосуды. По словам Чвалуна, таким способом можно вырастить множество «запчастей» для человека.

«Мы не волшебники, мы только учимся», — скромно заявляет профессор.

По его словам, и ученые-разработчики, и российские хирурги хоть сегодня готовы начать такие операции, нужда в которых велика, — количество людей, которым требуется удаление трахеи, доходит до нескольких сотен в год. С помощью искусственного органа пациента удается полностью вылечить.

Дело за чиновниками, которые дали бы этим удивительным разработкам зеленую улицу.

Губка из кальмара

Матриксы — далеко не единственная задача специалистов.

— Для биомедицинских полимеров важны биосовместимость материала и часто его биоразложение, — поясняет Сергей Чвалун. — В мировой медицине уже много лет используются биоразлагаемые хирургические нити, пластины для челюстно-лицевой хирургии, различные штифты для операций на суставах и позвоночнике, которым не требуется последующее удаление, поскольку за год-полтора они полностью разлагаются. Жаль, но пока в России такие продукты не выпускаются, хотя все возможности для этого имеются.

А здесь они производятся, хоть и в небольшом количестве. Это нити с иной пластикой, которые не режут кожу, губки на основе природных полимеров — например, на основе хитозана с коллагеном. Такая наногубка очень хороша, например, как ранозаживляющее средство при ожогах, обморожениях, трофических язвах. Ее не нужно снимать — подобно искусственной коже, она впитывается в кожу настоящую, заодно наполняя больное место различными лекарственными и обезболивающими веществами. Такие салфетки прошли испытания в ожоговом центре Института им. Вишневского, осталось лишь внедрить их в клиническую практику.

Тимофей Григорьев, заместитель Сергея Чвалуна, занимается изучением биосовместимых материалов на основе природных полимеров — таких как целлюлоза, коллаген, хитин, хитозан, которые, например, могут выделяться из панцирей крабов, грибов и даже тараканов. Частично эти вещества здесь выделяют сами — для этого используют кальмаров.

— Это возобновляемый ресурс, поэтому его хочется использовать, и для раневых покрытий, гемостатических, болеутоляющих ранозаживляющих средств это очень перспективное направление, — поясняет Тимофей. — А вот это — хитозановая губка с фактором роста костей. Из нее можно вырастить, например, новую челюсть — и об имплантах и съемных протезах можно будет забыть, как о кошмаре.

Наношарики лечат мозг

Здесь научились получать как нановолокна, так и наночастицы и нанокапсулы биоразлагаемых полимеров, с помощью которых осуществляется активный или пассивный транспорт лекарственных средств.

— Методами химического процессинга мы можем сначала сделать эмульсию полимерарастворителя, а затем получить микро- и наносферы из различных полимеров, — поясняет Тимофей Григорьев. — Такие частицы нами уже получены. Затем в раствор помещается лекарственное вещество и путем обычной инъекции в мышцу или вену осуществляется доставка нужных веществ в тот или иной орган.

В случае внутримышечной инъекции лекарство, сделанное из микронных частиц, будет иметь длительное, пролонгированное действие — от нескольких месяцев до года. Более мелкие наночастицы способны проникать через клеточную мембрану прямо в клетку и врачевать пораженный орган. Если клетка больна, например, раком, то проходимость через мембрану очень высокая, и 80–100-нанометровая частица, наполненная лекарством, преодолевает ее подобно чемпиону по бегу с препятствиями. Сейчас тут проводится экспериментальная работа по направленной активной доставке таких частиц.

Разрабатываемые здесь материалы имеют огромные перспективы применения.

…Огромный корпус, где разместилась лаборатория, состоит из трех этажей, напичканных техникой. Два года назад тут ничего не было. Лаборатория возникла будто из ничего. Все решило волевое решение директора НИЦ «Курчатовский институт» Михаила Ковальчука, который поверил в перспективность таких разработок. Теперь здесь трудится большой коллектив талантливых людей.

— Мой опыт работы за рубежом говорит, что подобных лабораторий очень мало, а близость к источнику синхротронного излучения — важнейшего инструмента для исследования структуры материалов — делает ее по-настоящему уникальной, — говорит Сергей Чвалун.

Тем сильнее желание увидеть все эти замечательные разработки внедренными в практическое здравоохранение, чтобы они помогали многим людям.

 

В тему

Уникальные операции по пересадке искусственной трахеи дали вторую жизнь девочке со злокачественной опухолью и солдату, получившему стреляную травму этого жизненно важного органа. Сейчас у них период реабилитации, прогнозы специалистов — позитивные. Если все закончится успешно, можно будет говорить о массовом внедрении метода в практическое здравоохранение, что станет для многих ранее безнадежных больных настоящим спасением.

Добавьте в избранное: Яндекс Дзен Яндекс Новости

Новости СМИ2

Новости СМИ2

Спасибо за вашу подписку
Подпишись на email рассылку Вечерки!
Предлагаем вам подписаться на нашу рассылку, чтобы получать новости и интересные статьи на электронную почту.
Created with Sketch. ОТПРАВИТЬ CTRL+ENTER