В прошлом году завершился проект, результатом которого стала уникальная для России разработка — протезы мелких суставов (пальцев рук и ног), сделанные из нанокерамики. Авторы — сотрудники лаборатории физики наноструктурных функциональных материалов Института физики прочности и материаловедения СО РАН и кафедры теории прочности и проектирования физико-технического факультета Томского госуниверситета совместно с ЗАО “Биомедицинские технологии” (Москва).
Новое назначение
Керамическими материалами медицинского назначения совместный коллектив ученых ТГУ и ИФПМ под руководством профессора Сергея Кулькова (на снимке) занимается уже 10 лет. Собственно, исследования в области нанокерамики велись и раньше, но сначала они были направлены на разработку деталей для машиностроительной, авиационной промышленности. Нанокерамика выгодно отличается от стали: она легче и в то же время прочнее. А потом возникла идея использовать этот материал и в медицине — в качестве протезов костей, поскольку керамика по своему строению максимально близка к костной ткани в отличие от металлов.
— Нанокерамические изделия можно делать как плотными, монолитными, так и пористыми. Мы создаем специальную пористую структуру, которая максимально приближена к природной кости, и фактически ею можно заменить любую кость в организме, — рассказывает Сергей Николаевич. — В качестве материала используем оксиды циркония, алюминия или их смеси. Они
безопасны для организма, входят в международный реестр ISO.
Однако просто создать пористый керамический протез еще не значит решить проблему. Может так получиться, что организм не примет чужеродный материал и кость, вместо того чтобы прорастать в него, начнет разрушаться. Поэтому важно наделить керамику такими свойствами, которые помогут “внедрить” ее в организм без дальнейшего отторжения.
Этим физики занимаются совместно с сотрудниками кафедры высокомолекулярных соединений и нефтехимии и лабораторий каталитической химии химфака ТГУ. На факультете разрабатываются специальные покрытия, которые наносятся на поверхности пор. От состава покрытия зависят разные факторы. Например, можно сделать так, чтобы керамическая кость смачивалась одной жидкостью и не смачивалась другой, реагировала на одни препараты и была инертна к другим.
Ну а дальше к исследованиям подключаются медики и биологи. На поверхность керамических образцов высеваются клетки, и ведется наблюдение за их размножением. Если клетки чувствуют себя хорошо и активно начинают вырабатывать кальциево-фосфатные соединения, то такой материал имеет все шансы стать заменителем природной кости. Тем более что и стоит он недорого, и есть возможность изготавливать протезы индивидуально для каждого человека.
В соавторстве с медиками
Медицинским партнером в этом исследовании уже несколько лет является новосибирский НИИ травматологии и ортопедии. А в 2011 году был выигран грант ФЦП совместно с Университетом Крита — одним из ведущих в Европе по биомедицинским технологиям. Томские ученые создавали образцы керамической кости, а греческие коллеги исследовали ее “взаимодействие” с клетками.
Еще один партнер — московское ЗАО “Биомедицинские технологии”. Совместно с этой компанией в 2012-2013 годах велась работа по созданию мелких суставов. Проект финансировался Министерством промышленности и торговли РФ. Уже проведены цитотоксические тесты, разработка проходит сертификацию в Минздраве и готовится к клиническим испытаниям. Выпуск этой продукции на рынок особенно важен, ведь сегодня в России нет ей аналогов — ни своих, ни зарубежных.
А недавно работами ученых заинтересовались и томские медики. Сейчас по заказу ОКБ началась разработка межпозвонковых протезов из керамики. А для НИИ онкологии планируется создать образец керамической челюсти.
— Самая главная составляющая успеха — это комплексность, междисциплинарность, только на этом пути мы может что-то сделать, — считает Сергей Кульков. — Поэтому и химики здесь важны, и материаловеды, и медики, и биологи.
Всего исследованиями в данном направлении занимаются около 30 сотрудников кафедры и лаборатории, половина из них — молодежь. За последние четыре года защищены шесть кандидатских диссертаций и одна докторская по тематике, связанной с медицинским материаловедением.
На мировой уровень
Научные изыскания и создание новых разработок для медицины сегодня являются одной из самых актуальных задач, которые ставит общество перед учеными. И эти исследования активно поддерживаются, особенно если они имеют реальный результат.
Научная группа, возглавляемая Сергеем Кульковым, за последние пять лет только по двум ФЦП — “Кадры” и “Исследования и разработки по приоритетным направлениям…” — выиграла 15 грантов, включая 8 молодежных. Также она сформировала комплексную программу полного цикла технологической платформы “Медицина будущего”, куда входят еще около 20 организаций со всей России — вузы, НИИ, промышленные предприятия, медицинские учреждения.
А в ближайшее время на базе данного направления в ТГУ планируется создать лабораторию медицинского материаловедения мирового уровня, которая объединит ученых из разных организаций, в том числе из других стран: Германии, Англии, Италии, Греции, Венгрии. Для научного руководства лабораторией приглашен нобелевский лауреат по химии Дан Шехтман.
По мнению Сергея Кулькова, эта лаборатория обязательно должна быть междисциплинарной и иметь образовательную составляющую, существовать в тесном сотрудничестве с кафедрами, чтобы в передовых исследованиях могли принимать участие и студенты. В этом залог успеха.
Наталья ШАРАПОВА
Фото Алены КАРДАШ
Нет комментариев