Поиск - новости науки и техники

Бесподобные биоподобные. Курчатовцы посоревнуются с природой.

Пять лет назад в структуре НИЦ “Курчатовский институт” его директор Михаил Ковальчук создал уникальный НБИКС-центр, в котором проводятся исследования и разрабатываются технологии в области нано-, био-, инфо-, когнитивных, социогуманитарных наук и технологий. Проекты, над которыми трудятся ученые этого центра на стыке многих наук, порой кажутся фантастическими. В этом я смог убедиться, побывав в одном из его подразделений – лаборатории полимерных материалов.
– Когда мы создавали лабораторию, – рассказывает руководитель отделения материаловедения и кристаллографии НБИКС-центра профессор Сергей Чвалун, – мы двигались в единой для всего центра парадигме конвергенции, предполагающей – в этом был замысел М.Ковальчука – слияние воедино усилий специалистов из различных отраслей современной науки для получения новых биоподобных материалов и систем. Мы постепенно собирали ученых: физиков, химиков, специалистов по материаловедению, молекулярной биологии, медицине… У нас сейчас даже кардиохирург работает, доктор медицинских наук! Нам была предоставлена свобода в выборе направлений разработок, и наиболее перспективной представлялась регенеративная медицина.
– В институте создана уникальная инфраструктура, которая является неоценимым подспорьем для работы специалистов. Это мегаустановки: источник синхротронного излучения и источник нейтронов на базе реактора ИР-8. А также белковая фабрика, лаборатории физики наночастиц, физики твердого тела, полимерных материалов, молекулярной биологии, геномики и др.
– Вот такая междисциплинарная база и позволяет разрабатывать принципиально новые продукты, – продолжает разговор заместитель начальника лаборатории Тимофей Григорьев. – Все исследования проводятся на стыке наук. Я, кстати, физфаковец, но со второго курса работаю с химией. У нас разнопрофильные специалисты, разное оборудование и разные идеи, а всё вместе работает на конвергентный результат. Костяк лаборатории – человек тридцать, все молодые, энергичные, мотивированные.
– Одна из основных целей Курчатовского НБИКС-центра – синтез и моделирование “природоподобных” систем и процессов, а в перспективе – создание антропоморфных технических систем. Именно конвергентные (НБИКС) науки и технологии открывают возможность адекватного воспроизведения систем и процессов живой природы. Как один из примеров нашего вклада в решение этой глобальной задачи – матриксы (скелеты, основы) для искусственных органов, – говорит С.Чвалун. – Пока это органы не очень сложные – не сердце или мозг, хотя работы над некоторыми их участками также ведутся.
Основные потребители научного продукта лаборатории – клиницисты, практикующие врачи-хирурги. Для них разрабатываются медицинские материалы: противоожоговые и раневые салфетки и покрытия, биоразлагаемые полимерные материалы для хирургии (нити, штифты для остеосинтеза, пластины для челюстно-лицевой хирургии, различный крепеж), гемостатические средства, средства доставки лекарственных веществ (трансдермальные, назальные, пероральные, внутривенные, внутримышечные) направленного и пролонгированного действия. Наконец, как и зарубежные коллеги, мы активно ведем исследования в области создания биоискусственных систем для восстановительной и заместительной медицины (регенеративная хирургия).
Наши специалисты находятся в постоянном контакте с Российским онкологическим научным центром им. Н.Н.Блохина РАМН, Ожоговым центром Института хирургии им. А.В.Вишневского, Центром челюстно-лицевой хирургии, Кубанским государственным медицинским университетом. Сейчас начата работа с Центральным НИИ туберкулеза РАМН. У медиков практичный подход: им обязательно надо “пощупать руками” нашу продукцию, например, достаточно ли пластична искусственная трахея, – а нам важно оценить, как наши задумки реализуются в операционной.
“Всегда всё лучше увидеть собственными глазами”, – говорит Тимофей Григорьев и приглашает на экскурсию по лаборатории. На одном из участков курчатовцы занимаются синтезом мономеров и полимеров, из которых потом получится лекарство пролонгированного адресного действия, способное внедриться в раковую опухоль и направленно ее нейтрализовать. Тут же ученый показывает тоненький пруток базальто-пластиковой арматуры, используемой в строительстве, которая по удельной прочности в несколько раз превосходит стальную. Материал химически и коррозионно стойкий и вообще имеет уникальные характеристики. “Кстати, отличный сердечник для высоковольтных линий”, – замечает Тимофей Евгеньевич.
А вот – протезы для замещения костной ткани. Григорьев достает из баночки прозрачный невесомый шуруп.
– Это наша разработка в рамках совместного проекта с Новосибирским институтом органической химии и Центром охраны здоровья шахтеров из Кемерова – биоразлагаемый пластиковый шуруп, – говорит он. – Применяется, например, при переломе шейки бедра. Мы владеем методом синтеза этого полимера. Стоимость импортного аналога 10-20 тысяч рублей, нашего – тысяча. Такой шуруп не нужно извлекать из кости: он в ней просто растворяется.
– Так на основе ваших разработок, наверное, целые производства налажены? – спрашиваю я, ничуть не сомневаясь в ответе.
– Это вопрос не к нам, – отвечает Тимофей Григорьев. – Мы работаем на начальном технологическом уровне. Дальше необходимы клинические испытания, законодательная база, инвесторы и интерес потребителей. Последние (травмопункты, ожоговые центры) жестко связаны действующим законодательством, ведь многое из того, что мы разрабатываем, рассчитано на обязательное медстрахование. Пока не сформируется госзаказ от МЧС, Минздрава, не изменится методика лечения, например, ожоговых больных, массового потребления наших продуктов не будет. И здесь не нужно путать: мы – разработчики, лаборатория, а, согласно федеральной целевой программе, внедрением занимается новый участник этой цепочки – индустриальный партнер.
Печально, что потребитель зачастую представления не имеет о наших возможностях и умениях! Привлекать его можно только одним способом – рассказывать о том, что и для кого мы уже можем делать. Специализированные форумы, как показывает практика, здесь не помощники: не всякий хирург вынесет симпозиум материаловедов или биотехнологов, ему нужно новый продукт в руках подержать, помять.
– Может, необходим специальный портал, банк данных?
– Да, вероятнее всего. Но, главное, нужны законодательные акты, упрощающие процесс клинических испытаний наших разработок.
Мы продолжаем экскурсию по лаборатории, мне показывают нетканые материалы из ультратонких волокон полимеров: ожоговый бинт и искусственную кожу в одной пробирке, искусственную трахею. “Такие трахеи через год мы могли бы сами производить в непромышленных количествах, – говорит Тимофей Евгеньевич. – Но насколько востребованы будут наши изделия? В год оперируется всего несколько сот человек. И пока трахеи не пройдут все цепочки согласований и разрешений, хирурги могут их использовать только как “операцию последней надежды”.
В другом кабинете Григорьев показывает мне, как производится мемристор на основе электроактивного полимера полианилина, проводящего ток и запоминающего, какой заряд по нему протек. По сути, это основной элемент нейроморфных сетей, основа будущей системы распознавания лиц, гроза террористов и хулиганов, например, в метро и аэропортах. “Мозг улитки уже смоделировали, – говорит Тимофей Евгеньевич. – У нее, правда, всего два нейрона. Скоро и человеческим займемся…”.
– Проблемы, несомненно, имеются, прежде всего в законодательстве по работе с клеточными структурами, – подводит итог нашей встрече Сергей Чвалун. – Тем не менее мы уверены в том, что наш труд принесет немало интересных результатов, и в том, что наши разработки дойдут через бюрократические тернии до потребителя и помогут многим людям. Наш девиз: “От научного интереса – к повсеместному внедрению”.

На верхнем фото: Сергей Чвалун

Андрей СУББОТИН
Фото Николая СТЕПАНЕНКОВА

Нет комментариев