Найти тему

Инженеры спешат на помощь

Рынок высокотехнологичной и ИТ-продукции в российской медицине — это миллиарды рублей, за которые в последние годы борются в том числе и отечественные вузы, в первую очередь инженерные. Они создают профильные кафедры, привлекают специалистов и активно взаимодействуют с медиками. Результатом этой работы уже стали десятки передовых ноу-хау в сфере медицины. «Здравоохранение России» знакомит читателей с самыми интересными и перспективными из них.

Сегодня наиболее продуктивно разработками в сфере здравоохранения занимаются в Москве и Сибири — в Новосибирске и Томске. Это неудивительно, ведь эти регионы являются мощными научными и исследовательскими центрами, здесь сосредоточено множество сильных вузов, институтов, НИИ. Однако и другим регионам есть чем похвастаться. Так, один из ведущих питерских инженерных вузов ИТМО имеет в своем активе сразу несколько перспективных медицинских разработок.

На Юге России Донской государственный технический университет создал кафедру «Инженерные технологии в медицине», его разработки уже применяются медиками, особенно активно — в онкологии. В Самаре при участии медуниверситета создали специальный Центр прорывных исследований и технопарк, на счету которого уже значатся десятки патентов в сфере медицинских технологий. «На Западе практически все медицинские институты либо являются составной частью, либо тесно интегрированы в работу крупных технических университетов. Это сделано для того, чтобы соединить практику лечения различных болезней с передовыми технологиями и достижениями науки. Сейчас мы тоже решили идти по этому пути, и нашим ученым уже удалось найти ряд точек соприкосновения, где мы будем полезны друг другу», — отмечает ректор ДГТУ Бесарион Месхи.

От инсульта спасут наночастицы

Ученые из ИТМО предложили свое решение проблемы кровяных сгустков, которые становятся причиной инсультов и инфарктов. До сих пор их в основном разбивали с помощью лекарственных препаратов, это спасало человеку жизнь, однако зачастую вызывало большое количество побочных эффектов. При этом в случае закупорки сосуда лекарства применяют в больших дозах, чтобы хоть небольшая часть действующего вещества достигла цели, а это уже из серии «одно лечим, другое калечим». Питерцы предложили использовать для борьбы с тромбами магнитные наночастицы, которые растворяют сгустки в 4 тыс. раз эффективнее обычных медицинских препаратов, а главное, действуют целенаправленно, бьют точно в цель. Создатели новой технологии поясняют, что новое средство работает по принципу «адресной доставки», это позволяет значительно уменьшить дозировку лекарственного препарата и направить весь терапевтический эффект непосредственно на тромб. Новый материал состоит из магнетитовой пористой основы и заключенного в нее белка — урокиназы, широко используемой в медицине в качестве тромболи-тика. Из такого композита можно будет изготовлять покрытия для искусственных сосудов с целью предупреждения их закупорки, а также стабильные инъекционные растворы, наноразмерные частицы которых легко локализовать у тромба под действием магнитного поля. Важно, что магнетитовый каркас также обеспечивает защиту белка, находящегося внутри, от различных веществ-ингибиторов, которые содержатся в крови и деактивируют свободные тромболитики. 

«Обычно при разработке подобных материалов для достижения пролонгированного эффекта белок помещают в полимерную матрицу, из которой он постепенно высвобождается, и через некоторое время препарат превращается в пустышку, — отмечает Андрей Дроздов, первый автор работы и сотрудник Международной лаборатории растворной химии передовых материалов и технологий. — Мы же экспериментально показали, что фермент в композите не теряет свои терапевтические свойства даже при многократном использовании и работает очень долго. По скорости растворения тромба новый композит также превосходит незащищенные ферменты более чем в 4 тыс. раз».

Лазер и нити для хирургов

Ученые томских вузов создали лазер высокой точности на парах стронция, который в перспективе можно использовать при проведении медицинских операций и в электронной промышленности. Аппарат разработан научной группой под руководством профессора Анатолия Солдатова при поддержке коллег из Вандербильдского университета (США). «Лазер на парах стронция может быть использован как на биологических тканях, так и в промышленности. Одна волна — это 6,45 микрона, то есть это тот минимум, который позволяет резать ткани с минимальными термическими повреждениями. Наш лазер имеет именно такую длину волны», — отметил ученый. Еще одна разработка сибиряков — полностью биоразлагаемые хирургические нити на основе гликолевой и молочной кислот. Ее авторы — ученые из Томского госуниверситета — отмечают, что Россия ежегодно тратит на покупку биоразлагаемого шовного материала около 400 млн долларов. Теперь же аналогичный продукт есть и в России, причем отечественное изобретение отличается повышенными регенеративными свойствами. Сырьем для этих нитей служит другой отечественный продукт — глиоксаль. Технология его производства также разработана в Томске. Впервые в России глиоксаль стали выпускать в 2010 году на опытной площадке предприятия, входящего в инновационный пояс ТГУ. До этого технологиями производства глиоксаля располагали только семь стран в мире. Благодаря сибирским ученым Россия стала восьмой. При этом им удалось создать собственный катализатор, более эффективный, чем зарубежные аналоги.

Имплантаты из губчатых костей на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена начали делать в МИСИСе. Такие имплантаты можно использовать для частичной замены поврежденной костной ткани, пояснили в вузе «Российскому здравоохранению». В год в России проводится несколько десятков тысяч операций по восстановлению костей, хирургическое вмешательство, в частности, необходимо в случае, если по тем или иным причинам костная ткань не может восстанавливаться самостоятельно. Инновация ученых МИСИСа позволяет не только исправить этот дефект, но и запускает механизм регенерации кости. «Имплантат состоит из двух слоев внешнего сплошного, имитирующего кортикальную кость, и внутреннего, имеющего поры определенного размера, — рассказал сотрудник НИТУ «МИСиС» Федор Сенатов. — Первый слой обеспечивает имплантату прочность, а поры во втором могут быть колонизированы клетками реципиента, что позволяет обеспечить прочную фиксацию и ускорить срастание с окружающими тканями». 

Ученые Нижегородского государственного университета в этом году продолжают работать над нейроинтерфейсом «человек-компьютер», рассказали в пресс-службе вуза. С его помощью можно управлять квадрокоптером или экзоскелетом. Разработка может найти широкое применение в оборонной сфере, промышленности и, конечно, в медицине. Так, например, в случае, если человек не может двигать определенной частью тела механически, ему помогут сенсоры, которые считывают силу напряжения мышц на поверхности кожи и передают импульс на моторы экзоскелета — так человек может сделать шаг или встать со стула. Такой же подход используется для управления манипуляторами или протезами кистей: напрягая мышцы сгиба пальцев на предплечье, сенсоры передают сигнал напряжения на моторы, и протез выполняет нужное действие.

Титановые кости

Ученые Уральского государственного медицинского университета, Уральского федерального университета и ОКБ «Новатор» из Екатеринбурга разработали технологию производства имплантатов из титана для травматологии и ортопедии, которые благодаря инновационному подходу к производству стоят на 30-40% дешевле импортных аналогов. Один из разработчиков, аспирант кафедры травматологии и ортопедии УГМУ Федор Зверев поясняет, что суть ноу-хау в том, что при производстве изменяется модуль упругости титана, который максимально приближается к модулю упругости кости. Имплантаты с такими характеристиками позволяют снизить количество повторных операций, поскольку до 20% пациентов вынуждены возвращаться на операционный стол в связи со сдвигом имплантата. А в Донском государственном техническом университете была создана целая специализированная лаборатория «Инженерные технологии в медицине», которая уже успела отметиться целым рядом интересных разработок в сфере медицины. Одной из таких разработок стала уникальная модель абдоминального ранорасширителя. Это прибор, который позволяет быстро и точно проводить полостные операции. Аналоги ранорасширителя уже есть на рынке, но они не так точны и требуют серьезных доработок. Особенно опасение у ученых вызывают складные механизмы, которые при поломке болтов во время операции могут зажать руку хирурга в полости пациента. «Особое внимание при разработке модели мы уделили креплению абдоминального ретрактора, чтобы полностью исключить опасность случайного схлопывания под нагрузкой. К тому же для увеличения размера операционного поля мы изменили геометрию гребней. Наш образец имеет свою уникальную технологию и дизайн», — отметили в пресс-службе вуза.