Ужывіць і забыць

Вучоныя распрацоўваюць біяраскладальныя каркасы для загойвання костак

Хімікі НДІ фізіка-хімічных праблем БДУ разам з замежнымі калегамі прапануюць медыкам рашэнне, як хутчэй справіцца з цяжкімі траўмамі і хваробамі касцей.

— У калектыў распрацоўшчыкаў увайшлі групы вучоных з Беларусі, Расіі, Германіі і Ірландыі. У кожнай групы — свой участак работы і свая адказнасць, — паведаміў загадчык лабараторыі каталізу полімерызацыйных працэсаў НДІ фізіка-хімічных праблем БДУ, доктар хімічных навук, кіраўнік ад беларускага боку Сяргей Касцюк. — Ідэя заключаецца ў тым, каб закрыць пашкоджаны ўчастак косці полілактыдным матрыксам — гэта мнагаслойная порыстая канструкцыя з біяраскладальнага палімера, якая індывідуальна вырабляецца для кожнага пацыента. Форма, памер і структура матрыксу залежаць ад характару і спецыфікі пашкоджанняў. Беларуская група ў гэтым вялікім праекце адказвае за хімічны склад матрыксаў. Матэрыял для іх вырабляецца з палімера, які таксама створаны ў нашым інстытуце.

У Германіі над праектам працуе група Барыса Чычкова — там распрацавалі лазерную ўстаноўку для друку матрыксаў. Сяргей Віктаравіч кажа, што яна нагадвае 3D-прынтар, але дазваляе атрымаць больш тонкі друк, лепшае разрозненне, вельмі маленькія поры (у залежнасці ад прымянення яны могуць быць любой формы, размешчаныя адна пад адной ці крыху ссунутыя і г.д.).

Група Юрыя Рочава ў Ірландыі займаецца вельмі важнымі клетачнымі эксперыментамі: вырошчвае клеткі, правярае палімеры на таксічнасць і інш. — гэта абавязковы этап любой медыцынскай распрацоўкі.

У Расіі работу курыруе дырэктар Навукова-тэхналагічнага парка біямедыцыны дырэктар Інстытута рэгенератыўнай медыцыны Сечанаўскага ўніверсітэта (Масква) Пётр Цімашаў. Друкуюць матрыксы калегі-фізікі з аддзела перспектыўных лазерных тэхналогій Інстытута праблем лазерных і інфармацыйных тэхналогій РАН у падмаскоўным Троіцку. Даклінічныя выпрабаванні (зараз пакуль на жывёлах) праводзяць медыкі з Ніжняга Ноўгарада.

Такім чынам, распрацоўка ствараецца вучонымі розных краін на скрыжаванні некалькіх навуковых напрамкаў. І можна бачыць, што навуковая кааперацыя і міждысцыплінарнасць прыносіць вельмі добры плён.

— Матрыкс, які ўжыўляецца ў пашкоджаную костку, выконвае двайную функцыю — апорную і аднаўленчую, — тлумачыць Сяргей Касцюк. — Гэта не імплант, а свое­асаблівая “падпорка” для росту ўласных клетак чалавека. Клеткам ёсць за што зачапіцца — яны хутка растуц­ь і пакрываюць матрыкс, утвараючы тонкі слой. Працэс загойвання паскараецца, косць аднаўляецца. Вымаць канструкцыю не трэба: з цягам часу яна бясследна раскладаецца. Унікальны па сваім складзе матрыкс біясумяшчальны і нетаксічны.

Сяргей Віктаравіч гаворыць, што распрацоўка не прызначана для простых паломаў, яны і так добра зрастаюцца. Але калі маецца вялікі дэфект (складаная траўма, астэапароз і г.д.), часовы каркас для клетак стане добрай падмогай. Дзякуючы таму, што ў матрыксе ёсць поры, клеткі свабодна выдзяляюць прадукты жыццядзейнасці, атрымліваюць неабходныя пажыўныя рэчывы і бесперашкодна растуць.

— Медыкі правялі даклінічныя даследаванні на м­ышах. На пашкоджаны ўчастак чэрапа ўстанаўлівалі матрыкс, і на працягу месяца касцявая тканка цалкам аднаўлялася. Праз яе прарасталі крывяносныя са­суды, і цяжка нават адрозніць новую косную тканку ад той, што не была пашкоджана, — расказвае
Сяргей Касцюк.

Зараз вучоныя працуюць над тым, каб дабавіць у матрыкс антыбіётык і тым самым знізіць рызыку інфіцыравання пацыента падчас хірургічнай аперацыі.

— Матрыкс устанаўліваецца хірургічным шляхам, а па статыстыцы амаль пры 30% аперацый у арганізм трапляе інфекцыя, — гаворыць Сяргей Віктаравіч. — Гэта вялікая праблема, і медыкі намякаюць, што было б добра, каб матрыкс валодаў антыбактэрыяльнай актыўнасцю. Мы вырашаем гэтую задачу наступным чынам. Частка антыбіётыка прымацоўваецца ў матрыксе слаба, ён хутка вызваляецца і забівае магчымыя бактэрыі. А другая частка мацуецца трывала і вызваляецца пакрысе, па меры таго, як раскладаецца сам матрыкс. Такім чынам, гэта будзе антыбіётык пралангаванага дзеяння для працяглай засцярогі ад інфекцый.

Пасля завяршэння навуковага праекта распрацоўку прапануюць медыкам для далейшай апрабацыі і ўкаранення ў практыку. Так, свой уклад у развіццё рэгенератыўнай, персаніфікаванай медыцыны зробяць і беларускія хімікі. Мяркуецца, што ў будучыні для кожнага пацыента з паломам ці хваробай касцей будзе друкавацца індывідуальны біяраскладальны матрыкс. Чалавеку зробяць камп’ютарную тамаграфію, створаць 3D-мадэль каркаса і адправяць яе ў друк. Сама клініка або спецыялізаваная кампанія вырабіць неабходны матрыкс, і хірургі зробяць аперацыю.

— У свеце ўжо ёсць падобныя распрацоўкі, — тлумачыць Сяргей Касцюк. — Але на кожным этапе работы мы ўносім часцінку навізны — у выніку атрымліваецца арыгінальны падыход, які нідзе не выкарыстоўваецца. Калегі распрацавалі адмысловую ўстаноўку для друку, у нас — свая тэхналогія сінтэзу палімераў: напрыклад, структуру матрыксу (механічныя і іншыя ўласцівасці) мы можам задаваць загадзя, на стадыі сінтэзу. Гэта сур’ёзная фундаментальная работа, якая шмат каму цікавая.

У лабараторыі Сяргея Касцюка працуе шмат студэнтаў, некаторыя прыходзяць ужо на 1 курсе. На момант заканчэння ўніверсітэта многія маюць сур’ёзныя напрацоўкі для дысертацыі. Таму і абараняюцца пераважна ў тэрмін.

— Добрыя студэнты здольны рабіць складаныя даследаванні, пісаць артыкулы ў аўтарытэтныя навуковыя часопісы, — сцвярджае вучоны.

Чацвёра падапечных Сяргея Віктаравіча ўжо абаранілі кандыдацкія дысертацыі, яшчэ чацвёра аспірантаў у працэсе работы.

У лабараторыі праводзяцца і іншыя даследаванні для медыцыны. Так, ёсць цікавыя распрацоўкі па аднаўленні храстковай тканкі, па вырошчванні клетачных пластоў. Апошняя звязана з рэгенерацыяй скурных покрываў, напрыклад, пасля вялікіх апёкаў.

— Тканка здольна рэгенерыравацца сама, але гэта вельмі марудны працэс, — гаворыць Сяргей Віктаравіч. — Клетачным пластом, як пластырам, можна закрыць па­шкоджаную паверхню — і зажыўленне пойдзе значна хутчэй.

Вельмі перспектыўная распрацоўка вучоных — “разумныя палімеры”.

— Зараз многія клеткі вырошчваюць на культуральным пластыку, але праблема ў тым, як гэтыя клеткі адчапіць, — расказвае Сяргей Касцюк. — Самы просты спосаб — а­працаваць ферментам, але не ўсе клеткі могуць такое перажыць. Мы ж выкарыстоўваем “разумныя палімеры”, якія пры звычайнай тэмпературы цвёрдыя, а калі тэмпературу панізіць (да 8—10 градусаў) — раскладаюцца. Вырашчаны клетачны пласт можна браць без пашко­джанняў і выкарыстоўваць па прызначэнні.

Тут жа, у лабараторыі каталізу полімерызацыйных працэсаў, сінтэзавалі матэрыял, які разглядаецца ўжо для вытворчасці штучных сардэчных клапанаў.

— Вялікая праблема ўсіх іншародных матэрыялаў у тым, што яны дрэнна ўспрымаюцца арганізмам, пачынаюць атакавацца антыцеламі, пакрываюцца рознымі фібрознымі ўтварэннямі і г.д., — тлумачыць Сяргей Касцюк. — А наш матэрыял біяінертны, арганізм не ўспрымае яго як чужынца. Па гэтай жа прычыне яго можна выкарыстоўваць для пакрыцця металічных каранарных стэнтаў для падаўжэння тэрмінаў іх службы.

Галіна СІДАРОВІЧ.
Фота Алега ІГНАТОВІЧА і прэс-службы БДУ.