Каждое третье изобретение в мире – в области медицины. В немалой степени это связано с глобальным демографическим переходом и сменой императива «высокая смертность – высокая рождаемость» на императив «низкая смертность – низкая рождаемость» в рамках всей планеты. Рост населения, хронических заболеваний приводит и к увеличению потребности в медицинской помощи.
В августе 2023 года Роспатент выделил ТОП-10 российских разработок в области клинической медицины, главным образом в травматологии и регенеративной медицины. Сегодня мы расскажем о некоторых интересных изобретениях в этой сфере.
Искусственный палец для протеза руки
Мобильные телефоны и электронные устройства стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они помогают нам оставаться на связи с родственниками и друзьями, получать информацию и услуги, работать и развлекаться. Устройства с сенсорным экраном при этом стали доминирующими.
Но что делать человеку, который потерял палец, кисть или всю конечность и использует вместо них протез? Современные сенсорные экраны созданы по емкостной технологии: когда человек прикасается к ним пальцами, кожа играет роль токопроводящего элемента. А вот когда мы надеваем перчатки, эта емкостная связь нарушается, и управлять устройством становится невозможно.
Та же проблема возникает у людей с травмами рук. Изобретатель Чех Илья Игоревич из ООО «Моторика» (российский производитель протезов) придумал, как решить эту проблему и обеспечить пациентам полноценную жизнь. Он разработал искусственный палец с токопроводящим элементом, который состоит из смеси полимерного наполнителя и углеродных нанотрубок (патент № 2 765 089). Такой материал имеет уровень удельного электрического сопротивления, соответствующий кожному покрову человека.
Обычные протезные устройства блокируют передачу электрического заряда на дисплей. Новый материал обеспечивает контакт между искусственным пальцем и экраном. Токопроводящий элемент можно сделать в виде искусственного пальца или накладки на палец. Чтобы получить нужные свойства, углеродные нанотрубки должны быть равномерно распределены в структуре полимерного наполнителя, а их содержание варьируется в диапазоне 1-10% от общей массы полимера.
Восстановление слуха после травм
Потеря слуха является самым частым осложнением височной травмы кости в результате ДТП или бытового травматизма. Посттравматическая тугоухость нередко обусловлена нарушением целостности цепи слуховых косточек. Такие травмы не поддаются консервативному лечению.
Разработчики из ООО «Конмет» запатентовали изобретение, которое поможет людям при повреждении среднего уха: они создали имплантат в виде протеза слуховых косточек (патент № 2 766 795 ). Имплантат представляет собой коническую пружину, длину которой можно изменять сжатием или растяжением витков.
Преимущества изобретения по сравнению с аналогами заключаются в том, что это устройство более универсальное, его можно быстро адаптировать для анатомических особенностей разных людей (детей и взрослых), длину имплантата можно точно отрегулировать (уменьшение длительности и болезненности процедуры). Технология его изготовления тоже проще, что позволяет запустить устройство в серийное производство.
Сохранение подвижности при травмах и артрозе
В Национальном медицинском исследовательском центре травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова (г. Москва) ведется активная работа по 3D-печати имплантов. Их используют для лечения больных с самыми сложными травмами.
Одна из таких разработок центра, запатентованная в 2022 г. в Роспатенте, – это имплантат для хирургического лечения артроза и травм плечевого сустава методом тотального протезирования. Комплект состоит из примерочных полимерных моделей и индивидуального титанового имплантата, изготовленного на лазерном принтере по технологии 3D-печати (патент № 2 769 746, авторы: Федотов Е.Ю., Загородний Н.В.).
Применение имплантата помогает восстановить поврежденный плечевой сустав и обеспечить его подвижность после травмы или болезни. Примерочные модели повторяют форму плечевого сустава до уровня здоровой кости.
Имплантат прошел практические испытания и показал высокую эффективность в восстановлении функций плечевого сустава у пациентов, при этом смещение фиксируемых костей отсутствовало.
Косметический протез кисти
Еще одно изобретение в области протезирования и имплантируемой техники – это разработка Московского авиационного института. Инженеры с кафедры «Материаловедение и технология обработки материалов» придумали протез руки, который сочетает в себе эстетичность косметических протезов и функциональность механических устройств (патент № 2 775 647).
Традиционно протезы делятся на 2 типа: одни из них позволяют выполнять движения (механические, электромеханические и бионические с внешним источником энергии) и имеют сложную конструкцию (соответственно, и высокую цену), а вторые больше нужны в эстетических целях, для скрытия внешнего дефекта кисти.
Разработчики из МАИ предложили комбинированный вариант: протез изготавливается из полимерного наполнителя, армированного проволокой с эффектом памяти из сплава на основе никелида титана. Благодаря этой технологии протез имеет высокую эстетичность и в то же время обеспечивает сгибание-разгибание пальцев при помощи другой руки без дополнительных механизмов. Он способен удерживать груз массой до 3 кг. Так как в протезе нет механических частей, то он не требует регулярного технического обслуживания и ремонта.
«Кость в пробирке»
Костная ткань обладает высокой способностью к самовосстановлению. Те репаративные процессы, которые протекают в организме в естественных условиях, можно ускорить, но у физиологической регенерации есть свои пределы.
Пересадка костной ткани – это одна из самых востребованных хирургических операций, однако ее проведение осложняется тем, что чужие трансплантаты плохо «приживаются». Существует также технология аутотрансплантации, когда делают пересадку тканей из одной части тела в другую у одного и того же человека.
Но и в этом случае количество биологического материала не хватает, так как костная травма в донорской зоне должна быть ограниченной, иначе это может привести к тяжелым осложнениям. А чтобы возникла новая костная ткань, имплантат должен пройти целый ряд изменений.
Заведующий Лабораторией соединительной ткани Ковалев Алексей Вячеславович из исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова разработал устройство и способ лечения, который позволяет вырастить костную ткань в специальной клеточной среде (патент № 2 778 615).
У пациента сначала извлекают костный мозг из здоровой конечности (поз. 4т), погружают в устройство (изображено на рисунке) в клеточную среду для роста ткани, обрабатывают и размещают в костном дефекте. Костный мозг способствует быстрой костной регенерации, снижается и риск того, что трансплантат не приживется.
Ученый занимается и другими интересными исследованиями в области регенеративной медицины. Например, им создана специальная камера – регенератрон с питательным раствором. Камера надевается на кончик пальца. Через 24 дня в ней вырастает новая ногтевая пластина взамен поврежденной. Нигде в мире подобных технологий еще не было.
Восстановление позвоночника
Врачи-нейрохирурги из городской клинической больницы 67 имени Л. А. Ворохобова (г. Москва) разработали новый способ фиксации имплантатов при заболеваниях позвоночника (патент № 2 778 969).
Различными дегенеративно-дистрофическими заболеваниями позвоночника страдают около 80% всех людей. К таким болезням относится и остеохондроз. В связи с этим было разработано большое число операций, в том числе на межпозвонковых дисках. Около половины всех оперативных вмешательств в нейрохирургических стационарах выполняются по поводу протрузии и пролапсов поясничных межпозвонковых дисков.
Одна из проблем при хирургическом лечении связана с нестабильностью позвоночно-двигательного сегмента из-за дегенеративных изменений. Для решения этой проблемы в России и за рубежом используют различные методики фиксации лавсановыми лентами имплантата после установки, однако все они имеют недостатки: слишком жесткая фиксация снижает подвижность позвоночника и удлиняет реабилитационный период; другие методики сопряжены с высоким риском соскальзывания ленты.
По новой методике, предложенной и опробованной российскими нейрохирургами, в остистых отростках позвонка над имплантом делают отверстия, фиксируют имплант лавсановыми лентами, пропущенными через эти отверстия и ушко межостистого импланта, затем натягивают ленты и фиксируют их специальными клипсами. Такой способ крепления исключает смещение имплантата и в то же время обеспечивает необходимую подвижность.
Искусственная кожа на 3D-принтере
«Тканевая инженерия» – термин, который появился еще в 1960 году. Под ним понимали науку, находящуюся на стыке биологии и инженерии, а ее целью является воссоздание точной структуры живых тканей для замены или улучшения работы органов.
Первым органом, который удалось создать искусственно, а также успешно применить в медицинских практиках, стала кожа. Однако до недавнего времени это можно было сделать только в специализированных медицинских учреждениях.
Группа ученых из Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» и частной лаборатории биотехнологических исследований разработала портативное устройство, которое можно использовать для заживления ран в полевых условиях (патент № 2 793 065).
Устройство подает в область раны суспензию клеточного материала, противовоспалительные и антибактериальные препараты, что способствует образованию защитной пленки и заживлению повреждений.
_______________________________________________________________________________
Рассказываем про интеллектуальные права, кратко освещаем важные новости для бизнеса и делимся результатами своей работы. Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
_______________________________________________________________________________
Другие статьи, которые могут быть вам интересны:
Как запатентовать идею в России
Сколько стоит патент на изобретение, полезную модель, промышленный образец
Как самостоятельно зарегистрировать свой бренд в Роспатенте
Услуги патентного поверенного при регистрации интеллектуальной собственности