Спасти кости. Нижегородские химики делают новые материалы для медицины

Более 85% россиян страдают от болезней позвоночника, суставов и костей, говорит статистика. Причём большинство таких пациентов — люди трудоспособного возраста, от 30 до 50 лет. Порой им требуются сложные и дорогостоящие операции по имплантации костной ткани. Но в Десятилетие науки и технологий, идущее сейчас в России, наши учёные ищут более доступную альтернативу.

Как полимеры способны спасать человеческие кости, nn.aif.ru рассказал доктор химических наук, заведующий лабораторией фотополимеризации и полимерных материалов Института металлоорганической химии им. Г. А. Разуваева Российской академии наук Сергей Чесноков.

Растят полимеры

Злата Медушевская, nn.aif.ru: — Сергей Артурович, в чём суть вашей разработки?

Сергей Чесноков: — Костная ткань человека может быть нарушена в результате травм, ранений, онкологических заболеваний и многих других причин. В ряде случаев для установки зубного импланта требуется нарастить костную ткань челюсти. Кроме того, костнозамещающие материалы могут быть использованы во многих случаях для восстановления участков повреждённой костной ткани.

В нашем институте был синтезирован пористый полимер на основе полиакрилатов, затем вместе с коллегами из Приволжского исследовательского медицинского университета мы начали его изучение для применения в качестве костнозамещающего материала. Сначала бились над тем, чтобы материал не был цитотоксичным, то есть не отравлял живой организм. Нам это удалось. Потом нужно было обеспечить адгезию и пролиферацию стволовых клеток (процесс интенсивного деления клеток) на поверхности материала. Это были эксперименты в пробирке.

Затем решились на эксперименты на кроликах и получили хорошие результаты.

— Как выглядит процесс использования костнозамещающего полимерного материала?

— Хирурги вставляют в подвздошную или большеберцовую кость подопытного кролика кусочек полимерного материала в виде пластинки или цилиндра, зашивают рану и в течение нескольких месяцев наблюдают за костной тканью. Медики проводят свои гистологические исследования, а мы смотрим, как изменяются структура и прочностные характеристики полимерного материала при нахождении в живом организме. Исследования показали, что примерно через три-четыре месяца происходит восстановление кости.

Химия – очень интересная наука. В ней есть место случайности. Не добавил какое-то вещество – и случилось научное открытие.

Свиная — дорогая

— В чем инновационность разработки?

— Есть «золотой стандарт» — аутотрансплантат. Для его получения нужно взять костную ткань у самого пациента. Но это процесс болезненный и приблизительно в 10% случаев операция сопровождается осложнениями.

Кроме того, для имплантации используют костную ткань умерших людей, но как ни обрабатывай этот материал, существует риск инфицирования организма пациента. Также здесь есть и этические проблемы, не все из моральных или религиозных соображений согласны на такой вариант.

В России сегодня производят линейку биоматериалов, которые используются для костной пластики, например ксеноматериалы. Костную ткань для имплантации берут у свиней или крупного рогатого скота. Её максимально очищают, получается хороший пористый материал, но он очень и очень дорогой. Хирурги работают и с синтетическими материалами, по химической природе напоминающими кость, из таких материалов делают «крошку», но нельзя получить блоки для замены целого участка живой кости.

Наш костнозамещающий материал биосовместим и безопасен. На сегодняшнем этапе нам нужно изготовить опытную партию образцов материала, которая далее пройдёт длительный цикл доклинических исследований, в том числе на людях. Если всё будет хорошо, то в производственный цикл можно выйти года через четыре. Насколько наш материал будет дешевле аналогов, покажет время. Для этого необходимо запустить производство. Кстати, все исходные компоненты для нашего материала производят в России, некоторые в Дзержинске, а не доставляют из-за рубежа.

Я считаю, что со временем эта разработка будет всё востребованнее. Проблема восстановления целостности и функциональной полноценности костной ткани — одна из наиболее актуальных в современной медицине. Только в России ежегодно регистрируется до 2 млн травм, половина которых костные переломы. Потенциальная потребность отечественного здравоохранения в остеопластических материалах составляет более 200 тыс. единиц в год. Для возможно более широкого использования такие импланты должны создаваться из недорогих материалов и по простым технологическим схемам.

Помочь здесь и сейчас

— Как такие актуальные идеи, способные помочь людям, возникают в научных лабораториях, которые занимаются в основном фундаментальными исследованиями?

— Мы действительно академический научный институт. Сейчас в нашей лаборатории несколько групп: занимаемся наукой, создаём на основе полученных знаний материалы, изучаем их на хорошем оборудовании (например, есть один из самых современных электронных микроскопов стоимостью около 40 млн руб.) и работаем над внедрением этих материалов в практику.

С другой стороны, мне всегда хотелось не просто изучать механизмы химических реакций, а делать это для чего-то, что может принести пользу людям, особенно в медицине. Никогда не забуду, как тяжело умирала моя бабушка, страдавшая онкологическим заболеванием... Кстати, мой отец был начальником цеха в НИИ полимеров в Дзержинске, то есть занимался и наукой, и производством. Так что это у нас семейное... Но в школе я мечтал быть не химиком, как вся семья, а учителем истории. Потом, когда пришло время выбирать профессию, подумал: химия — тоже хорошая наука. И пошёл в университет на химфак.

В институт работать я пришёл в 1978 году и через два года стал заниматься полимерами. Химия — это очень интересно. В ней есть место случаю. Например, не добавил какое-то вещество в реакцию — и может получиться научное открытие. Ты, главное, заметь его, не подумай: ошибся — и ладно! Однако такая случайность — всё равно следствие научной пытливости: смешиваешь, меняешь условия процесса, анализируешь результаты, делаешь выводы и ставишь новый эксперимент для их подтверждения или опровержения.

— У вас в лаборатории достаточно молодой коллектив. Как вы считаете, что мотивирует молодых людей идти в науку?

— То же самое, что и нас когда-то: им интересно. Ребята приходят к нам в лабораторию писать диплом, проводят эксперименты, анализируют их и понимают, хотят они продолжать научную работу или нет. И мы, конечно, приглядываемся к ним. Спрашиваем, готовы ли они остаться в науке, пойти в аспирантуру. Бывает, человек говорит: «Нет, я хочу на завод!» Это его оправданный выбор. Но есть те, кто идёт в аспирантуру. Поверьте, так было и 30, и 40 лет назад. И я не согласен, что мы вот были все очень умные, а молодое поколение — нет. Разные мы тоже были. И сегодня есть много талантливых и мотивированных к занятиям наукой ребят.

А интерес надо поддерживать, в том числе, конечно, и материально. В этом моя работа как заведующего лабораторией и заключается: чтобы сотрудникам интересно было работать и было на что жить.