Малые плашки: биозаплатки из нановолокна удалят инфекцию из раны
Российские ученые разработали новый материал для раневых повязок. Перспективность средства для лечения острых и хронических повреждений подтвердили опрошенные «Известиями» специалисты. Это перспективное направление, которое позволит повысить выживаемость пациентов во время проведения операций и избежать осложнений в послеоперационный период. Разработка уже готова к сертификации и в дальнейшем к запуску в массовое производство, рассказали авторы изобретения.
Тонкая работа
Специалисты из Сколковского института науки и технологий и лаборатории ускоренных частиц (ЛУЧ) НИТУ МИСИС разработали новое волокно для активного слоя раневых повязок. Исследования проводились на протяжении последних четырех лет. Итоговые результаты опубликованы на страницах международного рецензируемого журнала. В основе разработки — сверхтонкое волокно, которое ученые получили из различных полимеров методом электропрядения.
— В раствор на основе полимеров вносятся дополнительные компоненты, такие как графен или наночастицы кремнезема. После чего под воздействием сильного электрического напряжения из раствора вытягивается нить толщиной в десятые доли микрона. Она ложится на приемник и формирует нетканое полотно, похожее на двумерную вату, — объяснил «Известиям» один из руководителей проекта, заведующий кафедры физической химии и заместитель руководителя ЛУЧ Алексей Салимон.
Графен — это углерод в виде пленки толщиной в один атом, считается самым прочным материалом, ему свойственна высокая теплопроводность и электропроводность. Кремнезем (диоксид кремния) — соединение, которое отличается твердостью и высокой температурой плавления. Оба вещества усиливают механические свойства нетканых материалов.
Так ученые получают нетканый материал, волокнистую массу, которую затем спрессовывают в «подушечки». В дальнейшем их можно использовать в составе активных раневых повязок. Они лечат повреждения за счет введенных в них лекарств.
Новаторским решением стало добавление в первоначальный полимерный раствор графена. Данный материал обладает высокой прочностью и электропроводностью и делает возможным получение более тонкой и однородной нити. Это обеспечивает равномерное распределение лекарственных веществ в составе раневой повязки и положительно сказывается на медицинских свойствах.
На этапе разработки ученые провели масштабные исследования, чтобы выявить наиболее эффективные лекарственные сочетания для создания повязок.
Для изготовления волокна были использованы нетоксичные водорастворимые полимеры, которые хорошо известны в производстве медицинских препаратов. Например, поливиниловый спирт и полиэтиленгликоль. Также в первоначальный раствор специалисты внедрили различные ингредиенты, благодаря которым материал приобрел новые полезные свойства.
— Биоактивные молекулы могут изначально присутствовать в составе полимерного раствора, из которых мы получаем волокно. Также лекарственные добавки можно вносить уже в готовую массу. Это позволяет создавать широкий спектр медицинских средств на основе нашей разработки, — объяснил Алексей Салимон.
Чтобы усилить лечебный эффект, ученые внедрили в состав волокон добавки для образования гидрогеля. Это субстанция, которая хорошо удерживает жидкость. В свою очередь, влажная среда дает организму возможность отторгнуть отмершие ткани и ускорить процесс заживления. Такой принцип сохранения влажной среды широко используется для разработки современных раневых повязок.
Защитное волокно
За время работы по созданию нового материала была отработана технология и создана необходимая инфраструктура.
— В частности, электропрядильная установка для производства волокна была разработана и изготовлена нами из доступных отечественных компонентов, — рассказал Алексей Салимон.
При испытании терапевтических свойств материала в качестве действующего вещества ученые использовали хлоргексидин. Это антисептик, который расщепляет оболочки бактерий и вирусов, что приводит к их быстрой гибели. Повязки с этим препаратом в лабораторных условиях показали свою высокую эффективность.
— Мы экспериментально подтвердили, что полученное композитное волокно нетоксично для человека и при этом обеспечивает устойчивую антибактериальную активность против золотистого стафилококка. При этом, переходя в гидрогель, оно оптимизирует высвобождение лекарственного средства, — рассказала соавтор исследования, ведущий эксперт НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Елизавета Кудан.
Специалист добавила, что предложенное биосовместимое решение для волокна с хлоргексидином в дальнейшем может минимизировать послеоперационные осложнения у пациентов с хроническими ранами.
— Внедрение эффективных перевязочных материалов в клиническую практику — перспективное направление, которое позволит повысить выживаемость пациентов во время проведения операций и избежать осложнений в послеоперационный период, — прокомментировала старший научный сотрудник лаборатории биохимических основ фармакологии и опухолевых моделей НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина Саида Каршиева.
Эксперт отметила, что медицинские средства, созданные в рамках данных исследований, могут стать заменой раневым повязкам, поставляемым из-за рубежа.
— Разработка может быть интересна потенциальным инвесторам. Другое дело, что в медицинской сфере очень сложно что-то довести до массового производства. Новое решение нужно продвигать, проводить клинические испытания. И по итогам испытаний и решений медицинского консилиума выводить на рынок, — отметил завкафедрой органической химии Института химических технологий и промышленной экологии РГУ им. А.Н. Косыгина Дмитрий Кузнецов.
Работа ученых поддержана Российским научным фондом. В настоящий момент разработка готова к началу сертификации и в дальнейшем к запуску в производство.
