Спе­ци­а­ли­сты Сибир­ско­го феде­раль­но­го уни­вер­си­те­та (СФУ) раз­ра­бо­та­ли уни­каль­ную тех­но­ло­гию, поз­во­ля­ю­щую про­из­во­дить кар­ка­сы для вос­ста­нов­ле­ния костей из отхо­дов пище­во­го про­из­вод­ства, таких как остат­ки рыбо­пе­ре­ра­бот­ки. Это реше­ние не толь­ко сни­жа­ет зави­си­мость от импор­та сырья, но и поз­во­ля­ет зна­чи­тель­но сокра­тить себе­сто­и­мость продукции.

В совре­мен­ной меди­цине при лече­нии тяже­лых пере­ло­мов, сопро­вож­да­ю­щих­ся поте­рей участ­ков кости, при­ме­ня­ют­ся био­сов­ме­сти­мые кар­ка­сы (скаф­фол­ды), кото­рые спо­соб­ству­ют вос­ста­нов­ле­нию повре­жден­ной тка­ни. Одна­ко боль­шин­ство суще­ству­ю­щих реше­ний в Рос­сии исполь­зу­ют доро­го­сто­я­щие зару­беж­ные мате­ри­а­лы, что дела­ет их недо­ступ­ны­ми для широ­ко­го при­ме­не­ния. Уче­ные СФУ нашли спо­соб решить эту про­бле­му, создав соб­ствен­ный цикл про­из­вод­ства био­по­ли­ме­ра, кото­рый поз­во­ля­ет изго­тав­ли­вать меди­цин­ские имплан­та­ты из доступ­ных мест­ных ресурсов.

Биополимерные каркасы из отходов

Осно­ву новых имплан­та­тов состав­ля­ют поли­гид­рок­си­ал­ка­но­аты (ПГА) — био­по­ли­ме­ры, про­из­во­ди­мые с помо­щью спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ных бак­те­рий. Уни­каль­ность тех­но­ло­гии СФУ заклю­ча­ет­ся в том, что для пита­ния бак­те­рий могут исполь­зо­вать­ся любые орга­ни­че­ские отхо­ды, содер­жа­щие угле­род, такие как отра­бо­тан­ный фри­тюр­ный жир и отхо­ды рыбо­пе­ре­ра­бот­ки, кото­рые тре­бу­ют доро­го­сто­я­щей утилизации.

По сло­вам иссле­до­ва­те­лей, их раз­ра­бот­ка инте­гри­ро­ва­на в высо­ко­тех­но­ло­гич­ный про­цесс био­ин­же­не­рии. Сна­ча­ла паци­ен­ту дела­ют ком­пью­тер­ную томо­гра­фию постра­дав­ше­го орга­на, после чего моде­ли­ру­ет­ся инди­ви­ду­аль­ный кар­кас, под­хо­дя­щий для кон­крет­но­го слу­чая. Затем на 3D-прин­те­ре из био­по­ли­мер­ной нити (фила­мен­та) созда­ет­ся необ­хо­ди­мая деталь, кото­рая поме­ща­ет­ся в место перелома.

“В отли­чие от боль­шин­ства ком­па­ний, кото­рые заку­па­ют гото­вые фила­мен­ты зару­беж­но­го про­из­вод­ства, мы само­сто­я­тель­но про­из­во­дим экс­тру­зи­он­ную нить, что поз­во­ля­ет варьи­ро­вать ее свой­ства в зави­си­мо­сти от потреб­но­стей. Все ком­по­нен­ты, вклю­чая бак­те­ри­аль­ные штам­мы и обо­ру­до­ва­ние, про­из­ве­де­ны в Рос­сии”, — отме­тил асси­стент базо­вой кафед­ры био­тех­но­ло­гии и кафед­ры меди­цин­ской био­ло­гии СФУ Алек­сей Дуда­ев.

Био­по­ли­ме­ры, раз­ра­бо­тан­ные уче­ны­ми, могут быть исполь­зо­ва­ны для созда­ния зажив­ля­ю­щих пле­нок, шов­ных нитей и систем адрес­ной достав­ки лекарств. Одна­ко наи­бо­лее зна­чи­мым дости­же­ни­ем явля­ет­ся созда­ние био­по­ли­мер­ных кар­ка­сов с кон­тро­ли­ру­е­мой мик­ро­ар­хи­тек­ту­рой для вос­ста­нов­ле­ния кост­ных дефек­тов. Иссле­до­ва­те­ли уве­ре­ны, что внед­ре­ние дан­ной мето­ди­ки в меди­цин­скую прак­ти­ку поз­во­лит избе­жать повтор­ных опе­ра­ций у паци­ен­тов с переломами.

“Спе­ци­аль­ные кар­ка­сы (скаф­фол­ды) поз­во­ля­ют фак­ти­че­ски вырас­тить утра­чен­ный фраг­мент кости зано­во. Наши экс­пе­ри­мен­ты пока­за­ли, что тре­уголь­ные, квад­рат­ные и шести­уголь­ные поры оди­на­ко­во эффек­тив­ны для быст­ро­го нара­щи­ва­ния осте­об­ла­стов — кле­ток, отве­ча­ю­щих за обра­зо­ва­ние кост­ной тка­ни”, — доба­ви­ла млад­ший науч­ный сотруд­ник лабо­ра­то­рии био­тех­но­ло­гии новых био­ма­те­ри­а­лов СФУ, асси­стент кафед­ры меди­цин­ской био­ло­гии Гали­на Рыль­це­ва.

Срав­не­ние с суще­ству­ю­щи­ми ана­ло­га­ми пока­зы­ва­ет, что тех­но­ло­гия про­из­вод­ства ПГА, раз­ра­бо­тан­ная уче­ны­ми СФУ, поз­во­ля­ет сни­зить затра­ты на про­из­вод­ство при­мер­но на 50%, так как исполь­зу­ют­ся бес­плат­ные отхо­ды вме­сто доро­гих суб­стра­тов. При этом каче­ство полу­ча­е­мо­го поли­ме­ра не усту­па­ет зару­беж­ным аналогам.

Хотя основ­ное при­ме­не­ние раз­ра­бот­ки свя­за­но с меди­цин­ски­ми имплан­та­та­ми, в буду­щем уче­ные пла­ни­ру­ют рас­ши­рить исполь­зо­ва­ние био­по­ли­ме­ров для про­из­вод­ства раз­ла­га­е­мой упа­ков­ки и дру­гих эко­ло­ги­че­ски чистых изделий.

“Наша цель — создать доступ­ную аль­тер­на­ти­ву тра­ди­ци­он­ным поли­ме­рам, кото­рая не толь­ко реша­ет меди­цин­ские зада­чи, но и сни­жа­ет нагруз­ку на окру­жа­ю­щую сре­ду”, — про­ком­мен­ти­ро­вал Алек­сей Дудаев.

Дости­же­ния в обла­сти инже­нер­ных наук осве­ща­ют­ся в про­ек­те СФУ “Инже­не­ры наше­го вре­ме­ни”, кото­рый направ­лен на попу­ля­ри­за­цию инже­нер­ных специальностей.

Раз­ра­бот­ка Сибир­ско­го феде­раль­но­го уни­вер­си­те­та пред­став­ля­ет собой зна­чи­тель­ный шаг впе­ред в обла­сти меди­цин­ских тех­но­ло­гий, пред­ла­гая доступ­ные и эффек­тив­ные реше­ния для вос­ста­нов­ле­ния кост­ной тка­ни. Внед­ре­ние дан­ной тех­но­ло­гии в меди­цин­скую прак­ти­ку может суще­ствен­но улуч­шить каче­ство жиз­ни паци­ен­тов, сокра­тив необ­хо­ди­мость в повтор­ных опе­ра­ци­ях. Исполь­зо­ва­ние отхо­дов пище­во­го про­из­вод­ства в каче­стве сырья для созда­ния био­по­ли­ме­ров спо­соб­ству­ет реше­нию эко­ло­ги­че­ских про­блем, что дела­ет дан­ное реше­ние акту­аль­ным и многообещающим.

Tags:
,

Похожие посты