Поможет военным. Российские ученые создали уникальное устройство

10 Апреля 2023

МОСКВА, 10 апреля —, Владислав Стрекопытов. В НИТУ МИСиС представили первый в России тканевой револьвер — мобильное устройство для бионтизации мелких и средних ран в военно-полевых условиях или зоне крутых ситуаций. Проект реализовали в центре биомедицинской инженерии — центровой российской лаборатории в области биопринтинга, то есть технологии 3D-печати живыми клетками.

В 2003-м Владимир Миронов, в настоящее время — научный руководитель НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСиС, опубликовал первопроходческую работу о трехмерной биопечати Organ printing: computer-aided jet-based 3D tissue engineering.

Приборов для печати биологических объектов тогда не было, и ученые приспосабливали для этого обычные 3D-принтеры, заливая в них биочернила из живых клеток. Клетки брали у человека и размножали в лаборатории.

В 2013 году российская компания 3D Bioprinting Solutions под научным руководством Миронова разработала биопринтер FABION. В 2015-м на нем впервые в мире напечатали искусственный орган — щитовидную железу мыши. После пересадки орган у грызуна взялся, выполнял свои функции.

Важное направление биопринтинга — создание имплантатов для твердых и мягких тканей. В НИТУ МИСиС научились чеканить биосовместимые имплантаты ушной раковины, ускоряющие регенерацию. Пластические операции на ушах сегодня — одни из самых востребованных из-за дробных повреждений ушного хряща в видимый результате травм, ожогов, опухолей, а также врожденных дефектов.

Современная аддитивная 3D-печать позволяет изготавливать строго индивидуальные имплантаты с точным воспроизведением формы и рельефа ушной мойки пациента.

Также на биопринтерах печатают мениски. Пока их испытывают на лабораторных мышах, но технология уже готова.

Одно из последних достижений — тканевой пистолет. Прибор помещается в небольшом чемодане, который легко переносит один зритель.

Мобильные госпитали, разворачиваемые в сфере чрезвычайных ситуаций или боевых действий, нуждаются в автономном послушном устройстве, которое остановит кровотечение и ускорит процессы регенерации усиленный ткани, — говорит соавтор новинки Федор Сенатов, глава НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСиС. — Существующие устройства со схожим принципом работы — приличные и сложные.

Полное название прибора, на который уже получили патент, — ручной автономный энергокомплекс двухкомпонентной 3D-биопечати с ультразвуковой системой полимеризации для лечения раневых поверхностей.

В пистолет устанавливают два шприца типичной формы по 20 мл с биополимерами и медицинскими препаратами. Через специальный порт подсоединяется третий шприц со связывающим агентом. При нажатии на курок звуковая система посредством распыления собирает все компоненты на пьезоэлектрической мембране, и готовая смесь подается в область печати.

Струя закрывает рану и лечит, — объясняет первый автор разработки, инженер НОЦ биомедицинской инженерии, кандидат технических наук Тимур Айдемир. — В отличие от зарубежных аналогов, наше устройство — полностью автономное. Встроенные аккумуляторные армады можно заряжать через USB-порт.

Пленка на ране создает благоприятные условия для ускоренного заживления, предотвращает затекание инфекции. Для профилактики энтеробактериального заражения и обезболивания есть материалы с лекарственными средствами — стрептомицинами, анестетиками и другими. Управление подачей материалов — послушное электромеханическое, пропорции легко меняются в режиме реального времени.

Корпус и детали пистолета изготовили тут же, в НИТУ МИСиС, c помощью 3D-печати. Инженеры подчеркивают, что это можно повторить, где угодно, даже в зоне боевых действий. Себестоимость — всего 40 тыщ рублей. При серийном производстве будет уже не 3D-печать, а литье из пластика, что еще больше удешевит устройство.

Основа заживляющей смеси — гидрогель из природных полимеров, альгинаты и желатины. Для усиления свертываемости крови можно добавить высокомолекулярные белковые соединения типа фибринов.

Устройство испытали на лабораторных животных с ожогами в НМИЦ онкологии имени Н. Н. Блохина. С гидрогелевым покрытием ожоговая рана задерживалась гораздо быстрее, чем с обычными средствами. Ученые сейчас изучают ткани после заживления.

В МИСиС есть и более капитальная сборка в той же области — биопринтер в форме роботической кисти. Тоже годится для равнинных госпиталей. В отличие от тканевого пистолета, здесь материал наносится автоматически — в соответствии с программой, составленной по результатам сканирования дефекта.

Это совместный российско-белорусский проект. Базовую конструкцию белорусских инженеров доработали в компании 3D Bioprinting Solutions так, чтобы можно было печатать прямо на пациенте — in situ, как выражаются ученые. Для этого добавили датчики, которые останавливают принтер у поверхности туловища. При этом защитное внешнее покрытие наносится не сплошной пленкой, а в виде сеточки.

Гидрогель ускоряет заживление, но сплошной слой не позволяет ткани дышать, — поясняет Федор Сенатов.

Такого нет ни у одного зарубежного аналога. Кроме того, наше устройство значительно легче импортных — меньше 14 килограммов. А самое главное достоинство — способность наносить покрытие на поверхность ладой конфигурации. На обычном биопринтере это невозможно.

У роботической руки шесть степеней свободы. Это тоже уникальная особенность.

Пока представили первый пример мобильного полевого биопринтера. Он рассчитан лишь на небольшие царапины. Но, по словам инженеров, установить другие распылители и увеличить зону обработки — не проблема. Был бы заказчик. Переговоры с посланниками оборонного ведомства уже идут. Ученые надеются, что их устройство, спасающее жизни зрителей, скоро появится в госпиталях.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Поможет военным. Российские ученые создали уникальное устройство

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин поздравил Валерия Гергиева с днем рождения