Месяц - другой, ловлю себя на мысли, что почти в каждой статье, я ссылаюсь или могу сослаться на что-то, о чём уже писал. Типа: «об этом я уже писал» или «мы об этом уже говорили», а иногда и ссылку на тот пост давал...
Выходит, что мы обо всем переговорили?
Конечно - нет. Но то, что всё взаимосвязано, это точно.
Вот, например, последняя загадка про ручную центрифугу. Про центрифугу я уже писал (вот видите - опять)) Помните, про оригинальный способ родов на центрифуге? Нет? Вот ссылка, почитайте.http://telegra.ph/Eshchyo-odin-sposob-02-06
Вообще, какая медицина без лаборатории? А лаборатория без оборудования, всё равно, что хирургия - без инструментов. Так, что история медицины, это не только про болезни.
Пусть сегодня будет центрифуга. Казалось бы - обычный прибор. Ничего особенного. Стоит в каждой лаборатории.
На самом деле, интересное можно во всём раскопать, было бы желание.
Откуда вообще взялась центрифуга и как она попала в медицину? Сколько интересного оказывается было открыто с её помощью! Почти все нобелевские лауреаты в области химии, биологии и медицины использовали метод центрифугирования.
Пока я находился в поисках, мне вот что подумалось: во время учёбы в институте (а было это больше 30 лет назад), многие предметы казались нам не очень интересными, а потому наверное и сложными. Биохимия, физколоидная химия, патанатомия, гистология... Когда не очень понимаешь - не интересно. Учёба - есть учёба. Приходилось зубрить. Думаю, что всё зависит от того, как такие вещи преподносятся. От преподавателей и учебников. Пусть не всё, но многое, можно было намного интереснее нам (студентам) давать. (Это моё личное мнение)
Наверное, вы заметили, что я в своих повествованиях очень часто отвлекаюсь и пока до конкретной темы дойду, много чего (может быть лишнего?) дописываю. Всё потому, что мне сейчас стало вдруг всё это интересно: и клетки, и биохимические процессы, и патогенез... Всё для себя заново открываю. И с вами делюсь)
Ладно, отставим лирику.
О том, кто центрифугу придумал, ничего конкретного нет. Как будто она появилась сама по себе и одновременно в разных местах. Вот, например, читаешь про какое нибудь открытие, которому уже лет сто. Автор применял центрифугу. Потом вскользь упоминается его учитель или другой учёный, который занимался этой или близкой по природе теме ранее. Дай, думаю, посмотрю... Опять центрифуга! Открытие групп крови , коллоидная химия, инфекционные заболевания... - всё это и многое другое, без центрифуги было бы невозможным.
Но я кое-что нашёл)
Помните вечный спор о том, кто был в начале - курица или яйцо? Спорили - спорили и в итоге пришли к выводу, что это - курица. Смотрите: в состав скорлупы входят кальций, медь, фтор, железо и ещё масса других микроэлементов. Всё это, курица получает из корма. Но есть один компонент скорлупы, который синтезируется самим организмом курицы, а именно - её яичниками, т.е извне не поступает. Это - белок Ovocleidin-17. Получается, если бы не курица, яйцо бы не появилось. Во всех смыслах.
В нашем случае тоже нашлась своя курица. Это - сепаратор) Все знают, что это такое? - Аппарат, для отделения сливок от молока.
А придумал сепаратор шведский инженер и изобретатель Карл Густав Патрик де Лаваль (Karl Gustaf Patrik de Laval. 1866 - 1913) И было это в 1878 году. И патент на изобретение оформил. Кроме этого он запатентовал ещё 92 различных изобретения, многими из которых человечество продолжает пользоваться по сей день (то же сопло Лаваля, применяемое в реактивных двигателях)
Понятно, что сепаратор был придуман не для медицины, но мы же не всегда используем всё по назначению! Пытливый ум всему найдёт применение. И умный не будет повторно изобретать велосипед.
Химия, биология, медицина, почвоведение... везде стали использовать "сепараторы".
Как бы концы сошлись. Так, да не так...
Один из основоположников отечественной биохимии Данилевский Александр Яковлевич (1838 - 1923), в возрасте 25! лет становится профессором Казанского университета. В 1866 году, под его руководством и непосредственном участии, создаётся медико - химическая лаборатория, которая в будущем перерастёт в химический научно -исследовательский институт им. Бутлерова. Теория строения белковой молекулы, химия белков, их молекулярная масса, метод разделения ферментов поджелудочной железы, вопросы питания... Практически все эти биохимические исследования включали в себя и центрифугирование, которое он проводил на центрифуге собственного изготовления. А собрал он её в 1865 году! На 12 лет раньше Лаваля, с его сепаратором. Вот, только запатентовать не догадался. Тем не менее, это было первое задокументированное использование центрифуги в медицинских целях. Центрифуга Данилевского вращалась со скоростью 1500 - 2100 об/мин.
Современные центрифуги более скоростные. Оптимальная скорость для средней центрифуги - порядка 40000 об/мин. И это не просто вращение. Равномерность, точность, скорость - всё влияет на качество полученного в процессе центрифугирования материала. Для разных целей, существуют разные режимы работы. Разные модели, разные комплектующие (пробирки,контейнеры). Разные - в зависимости от нагрузки.
Знаете ли вы или нет, но российские центрифуги считаются одними из лучших в мире. Этому обстоятельству способствовало и то, что наша страна является мировым лидером в области обогащения урана. Причём здесь это?
Современная технология обогащения урана подразумевает использование центрифуги. В самом методе никакой тайны нет. Почему же обогащением урана занимаются единицы? - Всё дело в центрифугах. А именно - в секрете их конструкции.
В настоящее время Россия обеспечивает чуть меньше половины мирового рынка обогащённого урана и всего, что с ним связано. И это не торговля сырьём. Природный уран, которого у нас, кстати, не так уж и много, состоит из смеси трёх изотопов: урана -238, уран-235 и мизерного количества урана-234. Практический интерес имеет уран-235, которого в этой смеси всего 0,7%. Этого мало. Для атомной промышленности нужно сырьё, содержащее уран-235 в концентрации от 4-5 до 90% (в зависимости от области применения). Поэтому уран и обогащают (концентрируют).
238-ой больше по размеру, чем 235-ый. Совсем на "чуть-чуть". Как маленькое от большого отделить? Можно использовать сито. Специальное, конечно. Сито с ячейками, соразмерными с ядром атома урана (1.5 х 10-8 см). И такое сито сделали, и нужный изотоп начали получать в промышленном объёме. В 1946 году. Вот, только очень затратно всё это было и энергоёмко. Тут центрифуги и пригодились.
Первыми додумались немцы, но что-то у них не срослось и они бросили эту идею. А наши - подхватили и доработали. И так доработали, что никто до сих пор повторить не может. Всё придумал и предложил инженер Кировского завода (Ленинград) Сергеев Виктор Иванович (1921 - 2008) в 1952 году. Сплав для центрифуг (уникальный по прочности) создал академик Иосиф Наумович Фридляндер (1913 - 2009). А в 1958 году, во Владимире было запущено новое производство. Тоже уникальное.
Так зародилась советская, а затем - российская технология газоцентрифужного обогащения урана требующая в 50 раз меньше энергии, чем аналогичные западные.
(Немного отвлекусь. Не могу не дописать, что И.Н. Фридляндер - признанный лидер отечественного металловедения, разработчик и создатель алюминиевых и бериллиевых сплавов, из которых созданы многие самолёты (пассажирские и военные ТУ, Ил, МиГ, Як...), части космических ракет, а также ракеты ближнего действия и межконтинентальные... , оказывается мой земляк. Он как и я, родился в городе Андижан УзССР)
Эти центрифуги вращаются со скоростью 2000 оборотов в секунду! В СЕКУНДУ! Я даже не могу себе это представить.
Какой подшипник выдержит такую нагрузку? Тем более, что крутиться эта центрифуга должна непрерывно, в течении 30 лет (обычный срок эксплуатации). А подшипников-то и нет. И в этом вся "фишка".
Центрифуга, вернее её ротор, вращается опираясь на корундовое основание (лейкосапфир) специальной иглой. Вся конструкция на юлу (волчок) похожа, только на очень усечённую.
Тонкая и очень твёрдая, это - всё, что известно про ту иглу. (как про иглу Кощея)) Материал, из чего сделана центрифуга, тоже засекречен. А так - всё просто. Берите и делайте! (если сможете)
Подобной (близкой) технологией, кроме России, обладает ещё концерн URENCO (Голландия-Англия-Германия). Больше - никто. Ни Америка, ни Китай, ни Япония.
Ну, что ещё... Сельское хозяйство, промышленность, бытовая техника, космос... Всего и не перечислишь.
Всё, давайте в медицину вернёмся.
В общем, - полезная и незаменимая штука. Существуют, как высокоскоростные центрифуги, так и с малыми скоростями. Есть и универсальные. Смысл? - Если исходный материал нужно разделить на фракции на молекулярном уровне - применяются большие скорости. А если кровь нужно бережно разделить на плазму и форменные элементы (с сохранением их целостности), используют модели с низкими скоростями.
Сегодня медицинская центрифуга используется в двух направлениях: для лабораторных исследований и как один из этапов некоторых лечебных процедур ( переливания, плазмолифтинг)
Современные центрифуги позволяют произвести всесторонний анализ крови, используя небольшое её количество. Очень удобно, но иногда, к сожалению - дорого.
"Дорого" - понятие относительное. Когда мы идём в поликлинику, мы не задумываемся о стоимости того или иного оборудования. Не обязательно - самого современного. Наверное нам с вами повезло.
Больше половины населения земного шара проживает в Африке и Азии. И многие из проживающих в этих регионах лишены возможности посещения обычной (в нашем понимании) поликлиники. А те медицинские учреждения, которые обслуживают местное население оснащены мягко сказать "бедно". Плюс ко всему - вечные проблемы с электричеством, медперсоналом. Может быть и оборудование есть, да - простаивает.
А давайте ещё раз отвлечёмся. (переменка)
Наверное, вы знаете, что во время щелчка производимого кнутом, скорость движения его конца на долю секунды превышает скорость звука. Примерно - 340 м/сек или 1200 км/час. Обычный кнут и сверхзвуковая скорость... Вот бы это как-то использовать! Может быть когда-нибудь...
Про юлу или волчок мы сегодня вспомнили. В моём детстве было много игрушек, которые мы или наши родители делали своими руками. Возможно и вы вспомните такую: пуговица и нитка, продетая через неё особым образом. Закручиваешь пуговицу, а нитку разводишь и сводишь. Пуговица крутится и издаёт характерный звук - жужжит. Простенькая такая безделушка.
Как вы думаете, какова скорость вращения этой пуговицы? - От 10 тысяч об/мин!
Ручная центрифуга (с которой мы начали обсуждение этой темы) развивает скорость не больше 4 тысяч об./мин.
Почему на это обстоятельство не обращали внимание до этого? Игрушке этой около 5000 лет.
Нашёлся такой внимательный. И очень умный.
Возможно, вы о нём уже знаете, а возможно - нет. Знакомьтесь - доктор Ману Пракаш ( Manu Prakash). Профессор биофизик Стэнфордского университета.
В 2013 году, во время посещения больницы в Уганде, он обратил внимание на лабораторную центрифугу, которой за ненадобностью подпирали дверь, чтобы она не закрывалась (ибо жарко). Оборудование, стоимостью в несколько сотен долларов простаивало, потому, что в районе элементарно не было электричества. Как без центрифуги проводить обследование, а стало быть и лечить?
ВИЧ, малярия, тиф, холера...
Как проводить обследования в отсутствии электричества?
Ручная центрифуга? - Медленная.
Механический миксер? - Ещё медленнее.
Может быть детские игрушки? - Йо-йо, например? Быстрее (4000 об/мин), но всё ещё медленно.
И вот оно решение - жужжалка! А скорость... Скорость вращения, после некоторой доработки достигла 125 тысяч об/мин! Неплохо, да? И не сложная в исполнении. И не дорого.
В общем, Ману с командой сделали самую дешёвую центрифугу в мире (в пределах 20 центов). И самую быструю из ручных. Самое главное, что это не макет, не игрушка, а вполне себе рабочий прибор. Вместо пуговицы используется бумажный диск, внутрь которого помещаются капиллярные трубочки, в которые предварительно набирают исследуемую кровь.
На скорость вращения, как выяснилось со временем, влияло всё: и размер диска, и места расположения отверстий для верёвки, и длина верёвок, и места размещения трубочек... В итоге нашли оптимальное решение. А скорость вращения в 125 тысяч об/мин, стала окончательным доводом в правильности решения. Потом выяснилось, что это ещё не предел.
Мир узнал об этом удивительном изобретении из статьи в журнале Nature Biomedical Engineering от 10 января 2017 года.
За две минуты, буквально в полевых условиях, можно разделить кровь на плазму и форменные элементы, для дальнейшего исследования, в том числе и на наличие антител к различным инфекциям или аллергенам.
Качество анализа при этом не уступает аналогичным при использовании дорогих современных центрифуг.
В марте 2017 года был подписан контракт с некоммерческой организацией Pivot на тестирование бумажной медицинской центрифуги Paperfuge на Мадагаскаре, 90% лабораторий которого не оснащены центрифугами. Население острова составляет примерно 26 миллионов человек.
Справедливости ради, стоит отметить, что это не первое подобное изобретение учёного и его команды. Крутые ребята