Перспективный пластик для медицины

Разработка новых, экологически чистых материалов, включающихся в биосферные круговоротные циклы, соответствует концепции устойчивого промышленного развития. Синтетические неразрушаемые пластики уже совершили революцию в нашем быту. В последние годы все более актуальными становятся работы по биополимерам, т. е. полимерам биологического происхождения. Главной целью этого направления исследований является поиск и изучение новых материалов и кон­струирование биологических систем, синтезирующих полимеры с заданными свойствами.

Особенно остро востребованы биополимеры для медицины. Повышение эффективности лечения невозможно без внедрения в практику восстановительной хирургии материалов высокой функциональности. При многих тяжелых заболеваниях для спасения жизни пациента зачастую остается один путь – трансплантация донорских органов. Но трансплантаты дефицитны; применение же искусственных протезов ограничено временным поддержанием функций жизненно важных органов. Поэтому активно развиваемый в настоящее время подход – это создание биоискусственных органов и тканей.

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в биоматериаловедении за последние годы, пока не удалось создать материалы, полностью совместимые с живым организмом. Одним из серьезных факторов, сдерживающих широкое применение биоразрушаемых полимеров, является небогатый, в принципе, ассортимент. С другой стороны, не решена проблема управления скоростью распада биополимеров (ведь для разных медицинских задач нужна разная скорость деструкции) и одновременно обеспечения стабильности их свойств в течение времени функционирования в организме. Открытие полигидроксиалканоатов (ПГА) – поли­эфиров микробиологического происхождения – стало значимым событием для биотехнологии. ПГА – это термопластичные, биоразрушаемые и биосовместимые полимеры, сфера применения которых потенциально широка и может включать восстановительную хирургию, клеточную и тканевую инженерию и трансплантологию.

В России целенаправленные медико-биологические исследования ПГА отечественного происхождения начаты в Институте биофизики СО РАН, где разработана технология синтеза полимеров различной химической структуры, изучены их физико-химические и медико-биологические свойства. Здесь сконструировано и введено в строй первое в стране опытное производ­ство, имеющее санитарно-гигиенический сертификат соответствия.

Выпущено семейство полимерных изделий в виде шовных волокон, гибких пленок и мембран, микрокапсул и микрочастиц, плотных и пористых объемных конструкций, в том числе в композиции с керамиками, нагруженными биологически активными веществами и клетками. Комплексные доклинические исследования продемонстрировали соответствие требованиям, предъявляемым к материалам и изделиям медицинского назначения. Была показана перспективность применения ПГА для реконструкции дефектов костной ткани в челюстно-лицевой хирургии, ортопедии и травматологии, в качестве основы для депонирования и контролируемой доставки лекарственных препаратов и культивирования клеток, для конструирования биоискусственных органов. Разработка защищена серией патентов РФ, опубликована первая в России монография по биотехнологии и материаловедению этих полимеров, зарегистрирована марка материала и изделий медико-биологического назначения «Биопластотан».

В 2008 г. совместно с кафедрой общей хирургии Красноярского медицинского университета впервые исследовалась возможность применения ПГА в хирургии брюшной полости в качестве эндопротезов для реконструкции желчевыводящих путей, шовного материала для наложения кишечных швов и анастомозов. Результаты позволили начать испытания разработанных полимерных изделий в клинических условиях. Была проведена серия операций с использованием полимерных мембран и армированных полимером сетчатых протезов у пациентов после грыжесечения и операций брюшной полости. Впервые с положительным результатом выполнено хирургическое протезирование желчных путей у больных с патологией желчевыводящей системы с применением биоразрушаемых стентов из ПГА.

Таким образом, создана научно-практическая основа для внедрения в медицинскую практику нового пер­спективного биоматериала.

Д. б. н. Т. Г. Волова
(Институт биофизики СО РАН, Красноярск)