Кузница российских имплантов

12.04.2017
590

Нанотитан может стать востребованным материалом в медицине, прежде всего в стоматологии, травматологии, хирургии, если наука и бизнес найдут точки соприкосновения. Об этом «МВ» рассказал профессор, руководитель лаборатории механики перспективных массивных наноматериалов для инновационных инженерных приложений СПбГУ Руслан Валиев. Создатель нанотитана и согласно индексу Хирша один из самых цитируемых российских ученых в 2013 году получил мегагрант Правительства РФ, благодаря которому работает лаборатория при Петербургском университете. Пока разработки в сфере наноматериалов вызывают интерес преимущественно за рубежом, хотя их использование становится все более актуальным для российского здравоохранения. 

Валиев Руслан Зуфарович

директор Института физики перспективных материалов Уфимского государственного авиационного технического университета, руководитель лаборатории механики перспективных массивных наноматериалов для инновационных инженерных приложений СПбГУ, профессор

– Руслан Зуфарович, в чем отличие наноструктурных материалов от обычных? И как их можно получить? 

– Объемные наноматериалы - это металлические материалы: титановые сплавы, алюминий, медь, в которых путем интенсивной пластической деформации создается особая наноструктура. У всех металлов структура поликристаллическая или, как ее называют, зёренная. Представляете колос пшеницы с зернами? Так выглядят кристаллические материалы под микроскопом: их размер около 50 микрон (0,05 мм). Существовали теоретические предсказания, что, если бы эти кристаллы были еще в тысячу раз меньше, материалы стали бы проявлять многие необычные свойства. Но до недавнего времени никто не мог получить ультрамелкозернистые материалы в сколь-нибудь большом количестве. Мы предложили получать наноматериалы путем воздействия на металл большим давлением и деформацией. Так, в СССР перед войной был синтезирован искусственный алмаз: брали графит и подвергали его огромному давлению. Хотя химический состав графита и алмаза одинаков, кристаллическая решетка перестраивалась, и вещество получало совершенно особые свойства. Здесь отчасти похожий принцип. 

– То есть вам это удалось практически?

– Да, в лаборатории мы это впервые показали, а потом предложили делать с помощью нашей технологии относительно большие образцы. Но переход к массовому производству остается довольно сложным. 

– И одной из основных сфер применения наноматериалов считается медицина?

– Здесь направление довольно ясное. В травматологии, ортопедии, создании медицинских инструментов используются очень немногие металлы, которые могут оказаться в теле человека без вреда для него. Титан считается наиболее перспективным материалом для изготовления инструментов, имплантов, протезов и т.д. Но он весьма мягкий. Мы показали, что нанотитан станет в разы прочнее, чем обычный, чем даже титановые сплавы, применяемые в авиации.

Создание высокопрочного материала позволяет минимизировать имплант. В стоматологии импланты в виде стерженьков традиционно имеют диаметр не менее 3,5 мм, поэтому их невозможно ставить детям, в передние зубы. Наши коллеги сделали из высокопрочного титана имплант меньшего диаметра, до 2 мм. Это дает возможность создать совершенно новые конструкции.

Наши исследования вызвали международный резонанс от Америки до Европы. В Чехии проведено более 5 тысяч операций с имплантами из нашего нанотитана, в США – сотни. Но в последние годы начались таможенные сложности, введены санкции – и контакты с зарубежными партнерами ослабли. 

– И несколько тысяч имплантов появились благодаря малому производству?

– Да. Для медицинских целей мы можем произвести, например, две тонны материала в год, из которого можно создать тысячи имплантов. И малое предприятие, если его немного расширить, может занять достойное место на российском рынке имплантов и обеспечивать регионы. Для медицины огромное производство нового материала не требуется. 

Лаборатория Руслана Валиева в СПбГУ

– По цене нанотитан отличается от обычного?

– Поскольку у нас малое предприятие, созданное на базе университета, цена примерно в два раза выше. Но для стоматологов это непринципиально: имплант очень мал, и двойное различие в цене исходного материала означает удорожание конечного продукта на несколько процентов. 

– Итак, с вашими материалами уже работали стоматологи…

– И немного российские травматологи. В нескольких университетах России сделаны опытные изделия. За рубежом – в Чехии и США – импланты поставлены уже многим пациентам, произошла апробация. Технология изготовления имплантов принадлежала зарубежным партнерам, мы предоставляли только материал. Сейчас хотим опробовать это в России с учетом того, что ситуация изменилась. До последних лет 80–90% имплантов ввозилось из-за границы. Есть и задача создания улучшенных конструкций имплантов с повышенной остеоинтеграцией. 

– Вы говорите о типовых или персонализированных конструкциях?

– Пока о типовых, но завтра поставим вопрос о персонализированных – это очевидная перспектива. Когда мы берем снимок МРТ и делаем имплант методом управляемой с компьютера механической обработки, можно задавать геометрические размеры новой конструкции. Ее проще использовать и во время операции, что скажется на заживляемости и на количестве вмешательств. 

На поверхности обычного титана образуется окисная пленка, что делает его биоинертным. Но химики СПбГУ сделали открытие: травление, химическая обработка нанотитана дает совершенно новый эффект поверхности, что важно для человеческого организма с точки зрения биомедицинских свойств. Обработка кислотами создает поверхность, благоприятную для остеоинтеграции. Сейчас разрабатываются специальные покрытия, которые обеспечивают биоактивные и антибактериальные свойства и скорейшую заживляемость. Процесс остеоинтеграции может сократиться до недели. 

– Вероятно, можно выпускать не только импланты?

– А также протезы, стержни для аппаратов Илизарова. Наши разработки подхвачены в лабораториях ряда стран. Недавно я получил письмо из Бразилии, где коллега, которому мы передавали нанотитан, завершил комплексные исследования. Он написал несколько статей, ссылается на нас и делает вывод, что нанотитан – лучший в мире материал для зубных имплантов. 

– Сейчас появляется все больше разработок в сфере медицинской 3D-печати. Может ли она стать еще одним вариантом применения нанотитана?

– Это интересная и перспективная сфера, но материалы, применяемые в аддитивных технологиях, уступают по свойствам нанотитану. Но, думаю, в будущем 3D-технологии будут скомбинированы с обработкой материала по типу нашей. 

– В какой стадии сейчас ваша разработка?

– Многие опытные изделия прошли апробацию. В основном, конечно, на образцах, но были эксперименты и invivo, и invitro на опытных имплантах. Необходимо ускорить работы в России, где наша технология создана и запатентована. Готовим документы на конкурс Российского научного фонда для развития персонифицированной медицины. 

Сотрудники лаборатории профессора Валиева

– Российский бизнес проявляет интерес?

– Очень небольшой. Бизнес заинтересован, только если получает обещания, что завтра будут готовые результаты, а послезавтра прибыль. Кажется, для бизнеса это нормально. Но я спрашивал университетских профессоров в Японии: вы разработали уникальные образцы новых материалов – когда они появятся на машинах в «Хонде» и «Тойоте»? Отвечают: в среднем через 18 лет. Все эти годы благодаря цепочке разработок, когда меньшее перерастает в большее, идут исследования и апробации. И это передовые инновационные фирмы! 

Примеров сотрудничества пока мало: еще два-три года назад наши материалы никого из российских медиков не интересовали, импланты поступали из-за рубежа. Сейчас выдвинуто требование использовать минимум 10% российских имплантов. Но на них сильная аллергия у наших… врачей. Как мне говорят профессора-медики, эти импланты сделаны не вполне качественно и часто ломаются. Производители пытаются повторить западные образцы на старых материалах, но неудачно. Если объединить силы с промышленностью, мы вместе могли бы создать конструкции нового поколения. Мы пытались работать со Сколково, но там требуют от индустриальных партнеров вступительный взнос, а у малых фирм средств недостаточно. Мы говорим о перспективной разработке, которая войдет в практику только через некоторое время, – это известная проблема внедрения инноваций, включая медицинские. Возможно, нужны специальные фонды для продвижения инновационных проектов, например при Министерстве здравоохранения.

Нет комментариев

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь

Партнеры

Яндекс.Метрика