На крысах и людях проверено, на очереди вертолёты

Разработанный в ТГУ способ гибридной обработки магниевых сплавов позволяет повысить их пластичность при одновременном увеличении их прочностных и усталостных свойств.

– Нашей задачей было сделать не просто сплав, а сплав, способный растворяться в организме без побочных эффектов, – поясняет директор научно-исследовательского института прогрессивных технологий (НИИПТ) ТГУ, профессор Дмитрий Мерсон. – С помощью этой технологии мы получили достаточно пластичный биосовместимый сплав, обладающий прочностью на уровне алюминиевых сплавов, но при этом легче их примерно на треть.

Сплав относится к категории слаболегированных (имеющих минимальное количество примесей), поэтому, помимо уникального сочетания прочности с пластичностью, он обладает ещё одним несомненным преимуществом – низкой ценой. Учёные лаборатории «Физика прочности и интеллектуальные диагностические системы» опорного ТГУ получили в федеральном агентстве «Роспатент» положительное решение на выдачу патента на разработанный ими способ гибридной обработки магниевых сплавов.

Буквально на прошлой неделе успешно завершились биомедицинские (доклинические) испытания разработанных вариантов сплавов в лаборатории культур клеток ИЭМБ Самарского государственного медицинского университета (СамГМУ). Получены хорошие результаты испытаний сплавов как на цитотоксичность (in vitro – проверка выживаемости клеток с использованием культуры дермальных фибробластов человека); так и на биосовместимость (in vivo – выживаемость животных (лабораторных крыс) с имплантированными образцами сплавов). Таким образом, доклинические испытания показали, что разработанные магниевые сплавы являются полностью биологически безопасными и растворяются в организме животных без каких-либо для них последствий.

В травматологии и челюстно-лицевой хирургии есть целый ряд задач, для решения которых требуются рассасывающиеся металлические конструкции. К примеру, для лечения перелома костей. При установке штифтов и пластин из подобных сплавов пациенту не потребуется повторная операция для их удаления, что снизит травматичность, риск осложнений, сохранит высокое качество жизни.

Более того, заведующий кафедрой и клиникой челюстно-лицевой хирургии и стоматологии СамГМУ, член-корреспондент РАН, профессор, главный внештатный специалист по челюстнолицевой хирургии Минздрава Самарской области Иван Байриков уже внедрил имплантат из нового сплава человеку. Он отметил, что в ТГУ получен не просто биосовместимый материал, не дающий никаких аллергических или воспалительных реакций, а материал, имеющий свойство биодеградации. Во время экспериментов на животных ни в одном из органов выделительной системы специалисты не обнаружили продуктов распада. Это дало возможность предложить магниевый сплав пациентам.

– Одна из пациенток дала добровольное медицинское согласие на использование данного материала в клинической практике. Женщина 34 лет получила бытовую травму нижней челюсти и была прооперирована. Для сращивания костных отломков мы использовали пластину на основе магниевого сплава. С этого момента прошло уже больше трёх месяцев, и пациентка чувствует себя прекрасно. Главное, она счастлива, что ей не нужно вновь ложиться на операционный стол, – резюмирует Иван Байриков.

В планах у Ивана Байрикова – в сотрудничестве с учёными ТГУ создать на основе нового сплава нетканый материал со сквозной пористостью, пустоты которого будут заполняться либо стволовыми клетками, либо аутокостью (кусочки собственной кости пациента. – прим. ред.). По мере того как магниевый сплав во введённом в организм имплантате станет растворяться, костный материал будет консолидироваться, сращиваться и восстанавливать повреждённую кость. Это важно при опухолевых процессах и при реконструктивных операциях на костях.

Добавим, что независимое тестирование нового магниевого сплава, разработанного учёными ТГУ, проведённое в Национальном медицинском исследовательском центре им.Е.Н. Мешалкина (г. Новосибирск), дало столь же хорошие результаты. Здесь его планируют использовать в качестве материала для коронарных стентов, применяемых для восстановления функциональных возможностей коронарных сосудов и предъявляющих ещё более жёсткие требования к используемым материалам.

Тольяттинский государственный университет входит в консорциум Научно-образовательного центра Самарской области, управляющей компанией которого является АНО «Институт регионального развития». Магниевая тематика для опорного вуза является одной из приоритетных. Поэтому изобретение учёных опорного ТГУ может быть востребовано индустриальными партнёрами НОЦ Самарской области, так как применяться магниевые сплавы в качестве конструкционных или биорезорбируемых материалов могут не только в медицине, но и в машиностроительной, авиакосмической отраслях.

– Заниматься медициной без медиков в принципе невозможно, – сказал ректор ТГУ Михаил Криштал. – Поэтому у нас очень хороший симбиоз получился с Самарским государственным медицинским университетом. Это уже отработка схем взаимодействия наших вузов внутри Научно-образовательного центра Самарской области. Мы сейчас закупили технологическое оборудование на средства правительства Самарской области, нам предоставлена такая возможность, причём это в рамках софинансирования программы развития опорного Тольяттинского государственного университета. Мы собираемся в ближайшее время начать производство медицинских изделий для того, чтобы проводить такие операции уже на системной основе.

Интерес к новому материалу и новой технологии, разработанным учёными ТГУ, проявили представители Тольяттинской городской клинической больницы №5. Как отметил главный врач ГКБ №5 Николай Ренц, использование биорезорбируемых магниевых сплавов в травматологии и челюстно-лицевой хирургии поможет в лечении тысяч пациентов: врачи будут делать операции и быстро, и качественно, при этом результаты лечения окажутся более эффективными в сравнении с днём сегодняшним. По словам заведующего отделением челюстно-лицевой хирургии ГКБ №5 Андрея Преснякова, только в его отделении ежегодно проводится до 400 реконструктивно-восстановительных операций. Стенты и имплантаты из биорезорбируемых магниевых сплавов сделают хирургическое вмешательство менее травматичным для пациентов. «К тому же это будет наш, отечественный материал», – подчеркнул Николай Ренц.

Магниевые сплавы имеют высокий потенциал применения в машиностроении, в том числе в двигателестроении. И по этой тематике учёные ТГУ сотрудничают с АО «Объединённая двигателестроительная корпорация» (входит в ГК «Ростех» — индустриального партнёра НОЦ Самарской области).

Разработкой технологии изготовления биорезорбируемых сплавов на основе магния в Тольяттинском госуниверситете занимается группа учёных под руководством директора НИИПТ ТГУ Дмитрия Мерсона и доктора технических наук, профессора Алексея Виноградова – обладателя официального статуса ведущего учёного – руководителя правительственного мегагранта.