Вторая кожа: как создают полимерные материалы для заживления ран

Биолимеры – одни из самых перспективных материалов в реконструктивной медицине. Эти молекулы нашли широкое применение в разработке современных имплантатов, «умных» тканей и самых разных медицинских устройств. Сегодня множество исследователей работают над тем, чтобы получить из материалов на их основе эффективные изделия, биологически совместимые с тканями организма.

Так, недавно российским ученым удалось создать средство для лечения кожных ран. Разработка позволит заменить медицинские повязки, которые обычно используют при ожогах.

Подробнее об инновации порталу наука.рф рассказал ее автор, сооснователь компании «Биоцинт» – резидента Инновационного научно-технологического центра «Сириус», научный сотрудник направления «Биоматериалы» Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус» Илья Ларин.

 

«Живой» пластырь

У стандартных медицинских повязок есть недостаток: снимать их с поврежденной из-за ожогов кожи – довольно сложно и болезненно. При этом заживать травмы могут довольно долго.

Биополимер же способен разлагаться. При необходимости его можно легко удалить, либо дождаться, когда он рассосется. Но сам по себе полимерный материал лишь поддерживает гомеостаз – саморегуляцию тканей. Для обработки раны этого недостаточно. 

«Если мы просто наложим полимер на кожу, особого эффекта не увидим. Однако если в него добавить агенты в определенной концентрации и научиться управлять ими, регенеративную картину можно улучшить. Биополимер в этом плане достаточно удобный инструмент и позволяет контролировать высвобождение различных полезных веществ», – рассказывает специалист.

В основе разработанного материала – полилактид, биосовместимое и термопластичное полимерное волокно, также известное как полимолочная кислота (ПЛА).

В изделие добавили белки – коллаген первого типа и желатин животного происхождения. Первый образует прочные волокна, которые влияют на устойчивость кожи и препятствуют ее растяжению. Желатин, в свою очередь, служит питательным субстратом и носителем для активного вещества. Чтобы кожа восстанавливалась быстрее, а при заживлении не образовывались рубцы, в материал добавили природные молекулы. В частности, бетулин – широко применимый агент, который используют в лекарственных препаратах для лечения термических ожогов. Другая добавка – протеолитические ферменты природного происхождения: они способны расщеплять пептидную связь между аминокислотами в белках и ускорять образование новых белков.

Для безопасности таких материалов, подчеркивает автор проекта, важно использовать компоненты, хорошо знакомые организму человека. В этом случае применение природоподобных полимеров в отличие от синтетических – наиболее верный путь.

Попасть точно в цель

Следующий шаг – создание устройства, с помощью которого будет удобно наносить материал на кожу.

«Как правило, медицинские учреждения сталкиваются с большим количеством пациентов с кожными повреждениями и травмами, и всем им нужно помочь как можно скорее. Это достаточно серьезная нагрузка для клиник. Поэтому мы решили создать портативное устройство, способное напылять материал со всеми необходимыми агентами», – объясняет собеседник.

Предложенный учеными аппарат внешне напоминает медицинский пистолет. Его располагают на определенном расстоянии от пораженного участка и затем включают – происходит напыление. Поскольку почти сразу же после ожога на поверхности кожи появляется жидкость – экссудат – волокно быстро к ней прикрепляется и затыкает рану.

По словам специалиста, обработанная таким методом рана заживает примерно за 45 дней и почти не приносит дискомфорта. Сам «пластырь» позднее разлагается. Процедура подойдет для лечения термических и химических ожогов второй и третьей стадии, а также лечения кожных повреждений, связанных с генетическими заболеваниями, при пересадке кожи.

В ближайшее время начнутся доклинические исследования препарата на животных, после чего последуют клинические. Разработчики уже ведут переговоры с Национальным медицинским исследовательским центром хирургии имени А.В. Вишневского в Москве.

Сверить здоровье по часам

Идея о создании такой технологии возникла в 2022 году. Сейчас Илья Ларин основал биомедицинский стартап, стал резидентом Инновационного научно-технологического центра «Сириус», чтобы заняться разработкой высокотехнологичных медицинских изделий и субстанций.

Ученые сосредоточились на развитии заживляющих материалов, в том числе на изучении поведения клеток в них. Исследования проходят в партнерстве с Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН.

«Они участвуют в разработке научных приборов в рамках федерального проекта «Развитие отечественного приборостроения гражданского назначения для научных исследований». Их подходы крайне интересны для нас», – говорит Илья Ларин.

Однако это не единственная разработка молодых ученых. Специалист поделился несколькими, по его словам, амбициозными идеями, которые находятся пока только на начальной стадии проекта.

«Многие сейчас носят смарт-часы, позволяющие в том числе измерить пульс или давление. Мы намерены создать подобную технологию, использующую магнитное поле для измерения характеристик жидкости в организме – как плазмы, так и крови в целом», – рассказывает эксперт.

Дело в том, кровь в нашем организме движется на разной глубине и с разной скоростью. В момент движения все заряженные частицы создают так называемый вектор магнитной индукции – меняют параметры магнитного поля в зависимости от положения. Этот показатель можно зафиксировать и измерить. Специалисты намерены выяснить, можно ли с помощью такого метода, не наносящего кожных повреждений, оценить здоровье человека.

Технологиям нужна поддержка

Работы идут на базе Научно-технологического университета «Сириус» в одном из самых масштабных в стране лабораторном комплексе в области наук о жизни. По словам сооснователя биотех-стартапа, понять, что происходит с клетками на достаточно глубоком уровне, удается с помощью современного оборудования на площадке. Однако таких технологий, как и обновления приборной базы, не хватает в научных учреждениях других регионов.

Еще один вопрос связан с ремонтом научного оборудования. В будущем на федеральной территории «Сириус» планируют создать специализированный инжиниринговый центр. Подобные сервисы, утверждает исследователь – один из необходимых столпов, поддерживающих российскую науку. Именно благодаря такой инфраструктуре возможно заменить зарубежные комплектующие. Важно, чтобы таких центров в стране появлялось как можно больше.

Большую роль играет также привлечение внимания молодежи к науке. Как считает автор проекта, справиться со многими трудностями удается не только благодаря интересу профессионального сообщества, но и юной аудитории.

«К нам часто приезжают школьники, желающие познакомиться с технологиями. Когда видишь горящие глаза этих ребят, понимаешь – они могут знать чуть ли не больше нашего. Это мотивирует и позволяет нам идти дальше, держать планку, стараться сделать так, чтобы молодежь не успела нас опередить», – резюмирует Илья Ларин.

 

Анна Шиховец