В Москве вопросы задавал корреспондент, в США на них отвечал профессор Университета Южной Флориды Алексей ВОЛЫНСКИЙ. А беседа шла о Томске. Неожиданно для себя известный материаловед стал ведущим иностранным ученым мегагранта Правительства РФ и летом трудился в лаборатории Томского госуниверситета, где разрабатывают перспективные сплавы из никелида титана. Алексей Александрович — автор более 430 научных статей, его индекс Хирша — 46.
— Как получилось, что вы стали научным руководителем лаборатории в ТГУ?
— Начать придется издалека. Я уже много лет участвую в конкурсах грантов на поездки американских студентов за рубеж для обмена опытом. Мои ребята проводили исследования в лабораториях Европы и Китая. Так, в Дрездене мы изучали трещины в многослойных пленках. Тамошний мой коллега работает с томскими учеными. В прошлом году они ему сообщили, что лаборатория госуниверситета, несмотря на сильную конкуренцию, выиграла крупный трехгодичный грант Правительства РФ. (Таких грантов было всего 43 на всю страну.) И теперь томичи ищут иностранного материаловеда, который, по условиям мегагранта, должен возглавить проект. Я решил рискнуть и отправил письмо в Томск, не особо рассчитывая на успех. И когда ТГУ объявил, что я принят в проект в качестве руководителя, это стало для меня приятным сюрпризом. Поясню, почему.
Последний раз я был в России в 2010 году, воспользовавшись годовым творческим отпуском. По правилам университета Южной Флориды право на него я имею раз в семь лет. Я полетел в Москву и решил, что было бы неплохо устроиться здесь на работу. Мне это интересно: я сотрудничаю с учеными из разных стран мира, за исключением российских. И вот появилась, наконец, возможность с ними поработать. Но меня ждало разочарование. По рекомендации я пришел в один вроде бы весьма солидный институт с массой лабораторий. Однако на деле в большинстве своем они оказались практически бутафорскими. В другой раз встретился с менеджером очень крупной корпорации. Он посмотрел мое резюме и сказал: у нас таких специалистов никогда не было и не надо. На этом мои попытки трудоустройства в столице закончились. А теперь, спустя годы, открылась прекрасная возможность несколько лет поработать в Томске. По условиям гранта я должен находиться в России 90 дней в году, что меня вполне устраивало: университет во Флориде платит мне зарплату лишь девять месяцев, остальное время я должен жить на гранты. Такова практика американских вузов. И я очень рад, что мои знания и способности оказались востребованы на родине.
— Что помогло ТГУ выиграть мегагрант?
— Опыт в очень важной и перспективной области материаловедения. В Томске уже лет 30 разрабатывают быстро приживляющиеся импланты из никелида титана. Главное их достоинство — они биосовместимы с организмом человека. От соприкосновения металла с биологической тканью в зависимости от органической среды образуются разнообразные пленки, и клетки врастают в имплант из металла. Таким образом, отторжения — главного препятствия при замене поврежденных органов — не происходит.
Еще один очень важный положительный момент: сплав обладает памятью формы. Его можно согнуть, нагрев до определенной температуры, и металл запомнит эту форму. Затем его охлаждают, снова разгибают, чтобы удобнее провести операцию и ввести в организм человека, где, нагреваясь до температуры тела, металл вспоминает первоначальную форму. Это происходит за счет обратимого мартенситного превращения в материале, когда одна кристаллическая структура при изменении температуры или деформации переходит в другую, а при снятии внешних воздействий возвращается в исходное состояние.
В Томске мне удалось провести очень интересный эксперимент по проверке сверхэластичных свойств полученной в лаборатории проволоки диаметром в человеческий волос — 60 микрон. Проволоку нужно было сильно растягивать, но при этом не допустить, чтобы она порвалась. Однако стандартное оборудование не подходило для изучения ее механических и функциональных свойств. И мы разработали портативный прибор для растяжения тонкой проволоки и низкомодульных материалов, который не имеет мировых аналогов. В Академгородке благодаря термокамере обнаружили, что проволока нагревается во время растяжения примерно до 37 градусов Цельсия. Особенность этого материала — он не ломается и тянется, как резина. Поскольку никелид титана отличается высокой износостойкостью и биосовместимостью, он может служить человеку всю жизнь в качестве импланта, чего не скажешь о самом титане. И, наверное, главное: лаборатория ТГУ научилась делать из проволоки плетеный «трикотаж», очень мягкий и нежный на ощупь. В лаборатории также получают пористый никелид титана методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
— Как происходит биосовместимость? Почему эти материалы организм человека не воспринимает как чужеродные?
— Ответы на вопросы, что собой представляют и как образуются пленки, а также многие другие, касающиеся взаимодействия имплантов и тканей человека, и их поведения в условиях физиологических нагрузок, — главная фундаментальная задача, которую перед нами ставит грант и которую нам предстоит решить за эти годы. По результатам исследований мы опубликуем несколько статей в журналах первого квартиля.
— Как можно использовать ваши материалы? Будет ли на них спрос?
— В Сибири давно известно, что из никелида титана можно делать самые разнообразные «конструкции» и заменять ими поврежденные органы. Обычно это происходит так: приходит в лабораторию врач и объясняет, какая беда у его пациента и какой имплант ему нужен. Вместе они решают, как помочь человеку, проверяя биосовместимость металла на мышах. В активе томичей немало удач. В качестве эксперимента они сделали ребро из никелида для собаки. У сотрудника лаборатории часть десны была буквально разъедена кистой — зубам держаться было практически не на чем. Порошок никелида титана восстановил костную ткань — зубы были сохранены.
Материалы применяют для пластической хирургии онкобольных. Врачи удаляют раковые опухоли, накладывают на пораженное место сетку из металла и лоскут здоровой кожи пациента, и они срастаются! Однажды я был в Израиле и познакомился с заведующим отделением челюстно-лицевой хирургии. Два года он был не в силах помочь человеку, которому пуля изуродовала лицо. Хирург использовал разные виды имплантов, но они плохо приживались из-за недостаточной биосовместимости. Я рассказал об особенностях никелида титана, и он заинтересовался российской разработкой. В Республике Корея с успехом применяют импланты из этого сплава для восстановления позвоночника.
Из никелида титана можно изготавливать разные импланты. А наша задача — доказать их безопасность и эффективность. И, конечно, переубедить медиков: сейчас, когда они слышат о никелиде титана, то первая их реакция — недоверие. Ведь никель — убеждены они — материал токсичный. Хотя на самом деле титан опаснее. Но нам еще предстоит это подтвердить.
— Есть ли аналоги вашему материалу?
— Насколько мне известно, статей о биосовместимости никелида титана немного — всего около 300. Однако в Японии и США о нем написаны книги, так что исследования в этой области, безусловно, ведутся. Но, судя по статьям, сплав пытаются применить не в качестве имплантов, а лишь как материал с памятью формы. Учтем и то, что на использование имплантов нужно будет получить массу разрешений, а чтобы вывести на рынок, потребуются немалые финансовые вложения. Неудивительно, что пока я не встречал в литературе сообщений об их успешном применении. На мой взгляд, аналогов нашему универсальному, подчеркну, материалу нет. Это открывает перед ним очень широкие возможности.
— Сколько могут стоить импланты?
— Счет может идти на сотни и тысячи долларов, ведь нужно не только получить необходимый материал, но и сделать из него «изделие».
— Когда в следующий раз поедете в Томск?
— Летом приеду обязательно. Ремонт лаборатории к тому времени закончится. Нужно будет проследить за закупкой оборудования (нам обязательно потребуется электронный микроскоп). В лаборатории порядка 30-40 сотрудников, и среди них много молодежи — ее эта тематика привлекает. Весь наш коллектив — это энтузиасты, уверенные в перспективах никелида титана.
Юрий ДРИЗЕ
Фото предоставил А.Волынский
Нет комментариев