Тонкая металлическая пружинка диаметром в несколько сотых миллиметра — казалось бы, что в ней особенного? Но стоит нагреть ее всего-то до температуры нашего тела, и она на глазах меняет очертания. Таков эффект сплава с памятью формы.
Удивительный материал известен за рубежом и у нас в стране с 60-х годов прошлого века. Открыли его в результате глубоких фундаментальных исследований титановых сплавов, предназначавшихся для авиационной, химической, других отраслей промышленности. Превращения металла возникают в результате сложных структурных изменений. Чтобы убедить непосвященных в небывалых его возможностях, в одном из павильонов ВДНХ когда-то демонстрировали такой эксперимент: нагревали прямую проволоку из сплава никеля и титана. Она начинала изгибаться — и на глазах удивленной публики принимала форму букв, составивших слово “мир”. С начала 1980-х годов перспективные устройства стали использовать в медицине.
Благодаря чудо-сплавам хирурги избегают полостных операций. “Металлоконструкции” вводят в организм человека (после тщательной стерилизации), предварительно охладив жидким азотом. Они сжимаются, превращаясь в маленькие гвоздики (так их легче проводить по сосудам), и достигают “места назначения” — нужного органа. По мере нагревания они вспоминают прежнюю заданную форму и “идут на попятный”. Назначение своего рода протезов самое разное. Например, при раке пищевода пища практически не проходит в организм. И чтобы больной не ослабел и его можно было оперировать, пищевод расширяют с помощью трубочки диаметром в несколько сантиметров. Если нужен сердечный клапан, то металл сложат так, что он будет напоминать грибок. Ему можно придать самые разные формы — все зависит от задач, поставленных медиками.
Среди разработчиков удивительного метода — ученые лаборатории аморфных и нанокристаллических материалов Института металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (ИМЕТ), руководитель доктор физико-математических наук В.Заболотный. Чтобы получить металл, который помнит прежние очертания, ученые проводят физические и химические фундаментальные исследования в приложении к материаловедению, тщательно отрабатывают все этапы создания материала — от состава до выплавки и превращения в проволочку. Химическое соединение никеля и титана дает своего рода выброс положительных свойств. Сплав приобретает целый букет очень важных качеств. Его реакция даже на незначительные колебания температуры открывает массу возможностей. Такой материал найдет применение везде, где пружины, сжимаясь и разжимаясь, приводят в действие самые разные устройства. Например, в космической технике. Его можно использовать и в роли датчиков для систем пожарной безопасности. Стоит температуре повыситься, датчик “опомнится” и замкнет контакт — прозвучит сигнал опасности или польется вода. Но самым перспективным направлением остается хирургия.
Иностранные коллеги знают о сплавах ИМЕТ, разработчиков приглашают на международные конференции. Как правило, на них собираются заинтересованные стороны: металловеды и, скажем, медики. Понять друг друга им далеко не просто, но ничего не поделаешь — общий язык находить приходится. Но как бы высоко ни котировались материалы ИМЕТ, найти свою нишу на мировом рынке они не могут. И дело не только в сильной конкуренции. Чтобы получить право на применение в стране и за рубежом, сплавы должны пройти сертификацию. Минсоцразвития определило институту для испытаний два крупнейших московских центра — кардиологический и онкологический. Более 10 лет ИМЕТ сотрудничает с ними. В год медики делают несколько десятков операций, всего их насчитывается примерно 850. Лишь одна закончилась неудачно и то не по вине разработчиков. Результат говорит сам за себя. Отзывы хирургов сплошь положительные, тем более что восстановление после операций проходит чрезвычайно быстро. Казалось бы, чего еще надо?! Но тут-то и начинаются сложности.
Комитет по медицинской этике должен дать разрешение на широкое применение материалов в клиниках страны и внести их в государственные стандарты. Однако получить “добро” авторы материала не могут. Есть причины чисто технические: хотя метод чрезвычайно эффективен, но достаточно сложен в применении. Подчас обнаруживаются недостатки, и ученым приходится их устранять. Например: гарантийный срок службы устройств — пять лет, после чего их надо менять. Как это сделать безболезненно для больного? В лаборатории создали эффективную технологию извлечения и замены конструкций. Обнаружился и такой существенный недостаток: за несколько лет никель в устройствах подвергается незначительной коррозии. Нужно было разработать покрытие, устраняющее эту опасность. На это ушло несколько лет, но задачу ученые решили, применив тефлон. И пошли дальше: между покрытием и пружинкой поместили лекарственные препараты. Одним из них стал разжижающий кровь гепарин: при операциях он помогает избежать образования тромбов и гематом — понятно, как это важно. В зарубежной научной литературе ничего подобного разработчики не нашли, похоже, они додумались до этого первыми. С техническими трудностями материаловеды справились, но это ни на йоту не приблизило их к получению сертификата.
А на Западе с этим проблем нет: перспективный метод востребован рынком — он и оказывает давление на органы сертификации. Ведь операции с применением конструкций из сплавов с памятью формы, напомним, заменяют полостные. Неудивительно, что спрос на них очень высок и стоят они дорого. То же самое происходит и в нашей стране, жаль только, что больные сильно переплачивают: устройства ИМЕТ стоят приблизительно 200 долларов, а импортные аналоги в несколько раз дороже.
Более 10 лет лаборатория разрабатывает материалы, но до широкого применения дело практически так и не дошло. Ученые руки не опускают и продолжают работать: им удалось повысить срок службы устройств, доведя его — ни много, ни мало — до 25 лет. Последняя их разработка — фильтры, препятствующие распространению тромбов. Новинка чрезвычайно важная и нужная. Но удастся ли ее освоить, если нет реакции рынка? А без его давления сертификация с места не двигается. И конца этому не видно.
Юрий Дризе
На фото:
Конструкции из никелида титана с эффектом памяти формы, применяемые в хирургии (http://www.mma.ru)
Нет комментариев