Версия для печати

В Томском политехническом университете разработали полимеры для ускорения регенерации тканей

«Почему фторполимеры так востребованы в медицине? Причина – в уникальных свойствах материала: превосходной химической стойкости, высокой термостойкости, хороших механических свойствах, высокой биосовместимости, биоинертности, низкой свободной энергией поверхности и низком коэффициенте трения», – предварил доклад исследователей Томского политехнического университета на совместном заседании Научного совета РАН по материалам и наноматериалам и Отделения медицинских наук, посвященном проблемам в области материалов для хирургии, академик РАН Вячеслав Бузник.

Совместный доклад сибирских ученых – «Импланты на основе фторполимеров для реконструктивно-восстановительной хирургии» – был посвящен достижениям в области использования фторполимерных материалов в медицине.

Полимерный материал – политетрафторэтилен (ПТФЭ) – был «случайно» открыт Роем Планкеттом в лаборатории DuPont в 1938 год. А в 1969 году Роберт Гор также «случайно» изобрел способ изготовления пористого политетрафторэтилена (E-PTFE). Материал активно используется в кабельной, химической, атомной, авиационной, космической промышленности, в машиностроении, на транспорте и других отраслях, включая медицину. Одной из основных сфер использования E-PTFE в медицине стала хирургия. В частности, в сердечно-сосудистой хирургии E-PTFE применяется для обшивки каркасов манжет клапанов сердца, терапии аневризмы аорты, изготовления створок клапанов сердца и противоспаечных мембран, как шовный и перевязочный материал и т.д. Благодаря многообразию форм и размеров, эластичности, легкости манипуляций в условиях операционной искусственные сосудистые графты из E-PTFE позволяют спасать тысячи жизней. E-PTFE широко используется в пластической хирургии, а также для изготовления стентов для восстановления проходимости ЖКТ.

По данным академика РАН Вячеслава Бузника, на сегодняшний день основными поставщиками E-PTFE в России являются иностранные компании. И только менее 15 % – продукция отечественных компаний. Причина заключается в том, что E-PTFE – крайне сложный и дорогой в переработке полимер.

«Есть некоторое предубеждение, что хорошим продуктом являются только зарубежные аналоги. На самом деле российская продукция нисколько не хуже, а в некоторых случаях – уникальна по своим свойствам», – говорит Вячеслав Бузник.

По словам Вячеслава Бузника, сибирским исследователям удалось решить главную проблему – преодолеть так называемые «несовершенства» фторполимеров: материал не растворяется ни в чем и имеет высокую вязкость расплава, политетрафторэтилен очень трудно и дорого перерабатывать в изделия.

Как рассказал Евгений Больбасов, кандидат технических наук из Томского политехнического университета, перед учеными стояла непростая задача: «Если говорить об использовании фторполимерных материалов в хирургии, то преодолеть отставание от зарубежных производителей, которые достаточно давно вкладывают колоссальные ресурсы в развитие этого направления, будет достаточно сложно. Для решения этой задачи нужен качественный скачок, уникальное решение».

И такое решение было найдено. «Дело в том, что в России в промышленных объемах синтезируется такой материал как сополимер винилиденфторида с тетрафторэтиленом (VDF-TeFE). Этот полимер в отличие от классического политетрафторэтилена более технологичен: может растворяться в низкотоксичных химических растворителях, таких как ацетон, обладает высокой химической стойкостью, при этом сохраняет свойства фторполимеров», – пояснил Евгений Больбасов. Но главным преимуществом этого материала по сравнению с иностранными аналогами является способность образовывать электрически активные кристаллические фазы непосредственно из расплавов без каких-либо серьезных на него воздействий в плане обработки коронным разрядом, растяжением и т. д.

Еще в 1957 году был обнаружен пьезоэлектрический эффект в костных тканях, кроме этого установлено что если через место перелома кости пропустить ток, то процесс регенерации в этой области ускоряется. «Исследования, которые проводились на протяжении последних 10 лет, показали, что не только кость обладает такими интересными электрофизическими свойствами, но и многие другие типы тканей. На сегодняшний день в мире отмечается бум в области стимулирования регенерации ткани за счет электрофизических свойств имплантатов», – отметил Евгений Больбасов.

По его словам, в Томском политехе работы с такими материалами начались в 2013 году по заказу Центра Илизарова (Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г. А. Илизарова» Министерства здравоохранения Российской Федерации – Ред.). Удалось объединить воедино как идеи медиков, так и достижения химиков по созданию новых материалов. В настоящий момент созданы первые композитные материалы на основе отечественного электроактивного полимера. При этом речь идет о таких серьезных и требующих длительного лечения заболеваниях как онкология в области головы и шеи, челюстно-лицевая хирургия и стоматология, восстановление слизистой оболочки ротовой полости, кожных покровов, сращивание сложных переломов, лечение патологий опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистых заболеваний.

«Первые материалы мы уже сделали, сейчас они активно испытываются в лабораторных и клинических условиях. В каких-то анатомических областях мы можем даже конкурировать с продукцией иностранных компаний. При этом технологическая и стоимостная реализация этого процесса является более выигрышной и полностью отечественной, – говорит Евгений Больбасов. – Во многом, достигнутый успех обусловлен продуктивным сотрудничеством практикующих медиков и материаловедов».