Победить трение
В России делается более 80 тыс. операций по эндопротезированию суставов в год, тогда как потребность — 100 тыс., отметил научный сотрудник Научно-исследовательского центра композиционных материалов МИСиС Федор Сенатов. «Проблема эндопротезов в изнашиваемости их трущихся поверхностей. Примерно 12% сделанных операций нуждается в их ревизии и замене эндопротеза, — рассказал он в ходе пресс-конференции в МИА «Россия сегодня». — Мы можем повторить природную структуру натурального хряща, чтобы улучшить эндопротезы суставов. Имитация хрящевой поверхности поможет продлить срок службы всего медизделия».
Ученый продемонстрировал вкладыш для эндопротеза, имитирующий суставную чашку: «Его структура на микро- и наноуровне повторяет структуру хряща сустава. Он очень скользкий и коэффициент трения в нем очень мал, износостойкость повышена вдвое по сравнению с применяемыми изделиями. Мы рассчитываем, что срок службы этой чашечки составит более 15 лет. В данный момент срок службы почти вдвое меньше».
Гибридность и биосовместимость
Есть достижения и в повторении структуры костной ткани. В разных частях тела она разная, и все ее виды ученые могут воспроизводить в полимерных материалах. Был предъявлен образец имитации губчатой костной ткани, через которую прорастают клетки собственной кости реципиента. «Мы можем также создавать биоинженерные конструкции, сочетающие в себе как искусственные компоненты, так и живые клетки самого пациента, — пояснил г-н Сенатов. — Из костного мозга выделяют клетки и в течение двух недель выдерживают вместе с нашим имплантатом, на который, как на каркас, начинают нарастать клетки и делиться, прорастая вглубь пористой структуры. Такие каркасы с клетками мы можем использовать, например, в челюстно-лицевой хирургии».
Для большей прочности искусственной кости ученые могут добавить более плотный «кортикальный» слой. Кроме того, имплантаты могут содержать различные фармпрепараты, например антибиотики или цитостатики. «Более 20% имплантаций осложняются инфекцией», — обозначил ученый масштаб проблемы.
Для эндопротезирования конечностей разработчики готовы предложить гибридные структуры, состоящие из металлического и полимерного компонентов, способные выдерживать большие нагрузки. «Они прорастают костной и соединительной тканью реципиента, а также кровеносными сосудами», — заметил Федор Сенатов и добавил, что 3D-принтер помогает изготовить имплантат нужной формы и размера по томографическому снимку.
Еще одно чудо науки — самоустанавливающийся имплантат. Испытатели сжимают его, потом помещают в дефект и нагревают, благодаря чему он заполняет собой все пространство дефекта. «Нагреть можно прямым теплом, ультразвуком, лазерным лучом, — пояснил ученый. — Кстати, если со временем данный имплантат деформируется, потрескается, то с помощью нагревания можно будет восстановить его целостность».
Собака довольна
Заведующий лабораторией клеточного иммунитета НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина МЗ РФ Михаил Кисилевский, выступая на XV Всероссийской научно-практической конференции, посвященной инновационным разработкам в онкологии, прошедшей в марте в Общественной палате РФ, подтвердил эффективность разработки ученых Института стали и сплавов и поделился результатами исследований, выполненных на базе онкоцентра.
Последствия резекции опухоли часто требуют возмещения, это наиболее актуально для костной и хрящевой тканей. В онкоцентре исследуют применение биоимплантатов кости из внеклеточного матрикса с заселением мезенхимальными стромальными клетками потенциального реципиента с последующей имплантацией в дефект. Такие операции НМИЦ онкологии сегодня проводит у собак. «Кроме нативных костных и хрящевых тканей, обработанных с целью снижения иммуногенности, разрабатываются имплантаты на основе синтетических матриксов — сверхвысокомолекулярные полимеры, характеризующиеся высокой биосовместимостью, — рассказал Михаил Кисилевский. — Собака живет с этим имплантатом уже более трех лет, фиксирующая пластина удалена. В своем исследовании мы использовали сверхвысокомолекулярные полимеры, сделанные НИТУ «МИСиС». Они интересны тем, что обладают хорошей биосовместимостью и их пористая часть хорошо колонизируется мезенхимальными стромальными клетками. Мы его активно используем». При этом г-н Киселевский заметил, что многие перспективные методы еще далеки от их реального применения в медицине.
Директор Института новых материалов и нанотехнологий НИТУ «МИСиС» Сергей Калошкин объяснил, почему так происходит: инвестор не всегда готов доверять разработкам ученых и хочет видеть коммерческий проект. «У российского производства интерес есть, оно все ближе подходит к науке, но между нами не хватает серьезного звена, которое раньше называлось «отраслевая наука». Инвестору, желающему вложить в проект деньги, нужна готовая разработка. Он не всегда доверяет университетской науке, исследовательскому коллективу в доведении разработки до готового изделия. У нас сегодня нет такой очереди из инвесторов, как, например, в MIT (Массачусетский технологический институт — Прим. «ФВ»), вокруг которого стоят мощнейшие корпорации, практически выросшие из разработок MIT, готовые рисковать». Ученый выразил надежду, что будущее инновационных разработок за междисциплинарностью и кооперацией.
