Запечатать рану на поле боя

В МИСИС разработали «тканевый пистолет», который может останавливать кровотечения и запускать регенеративные процессы при ранениях легкой и средней степени тяжести в военно-полевых условиях и в зоне чрезвычайных ситуаций

Автор разработки, кандидат технических наук, инженер НОЦ Биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Тимур Айдемир
Пресс-служба НИТУ МИСИС

В университете МИСИС представили устройство для лечения раневых поверхностей. Первый в России ручной автономный комплекс 3D-биопечати может останавливать кровотечения и запускать регенеративные процессы при ранениях легкой и средней степени тяжести. «Тканевый пистолет» разработали специалисты НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС, он предназначен для работы в военно-полевых условиях и в зоне чрезвычайных ситуаций.

Барьерный эффект на поврежденной коже создается за счет параллельной двухкомпонентной высокоточной подачи на рану обезболивающих, кровоостанавливающих, антибактериальных и других веществ. При сшивке биоактивный материал создает на ране пленку, предотвращая попадание бактериальной инфекции и создавая благоприятные условия для ускоренного заживления. «Тканевый пистолет» очень пригодится в условиях, когда нет возможности переместить пациента в стационар. При необходимости комплектующие можно напечатать прямо в мобильном госпитале.

Первый в России ручной автономный комплекс 3D-биопечати может останавливать кровотечения и запускать регенеративные процессы при ранениях легкой и средней степени тяжести

Пресс-служба НИТУ МИСИС

3D-БИОПРИНТЕР С РУЧКОЙ

«Устройство начали создавать два года назад в 3D Bioprinting Solutions — это компания — создатель первого российского 3D-биопринтера, — рассказал “Стимулу” автор разработки, кандидат технических наук, инженер НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Тимур Айдемир. — Изначально перед сотрудниками была поставлена задача заменить американскую печатающую головку на более функциональный российский аналог. Американская стоила на тот момент порядка двух тысяч долларов. Я тогда начал разрабатывать эту форсунку, и профессор Владимир Александрович Миронов — один из основоположников 3D-биопечати в мире — предложил: а что, если снабдить это устройство ручкой? Так и возникла идея создания ручного автономного печатающего комплекса».

В отличие от существующих мировых аналогов разработанное устройство полностью автономно, питается от встроенных аккумуляторных батарей. Перед работой два стандартных шприца объемом 20 мл заправляются биополимерами и медицинскими препаратами. Через специальный порт подсоединяется третий шприц, он заправляет устройство сшивающим агентом и затем отключается. При нажатии на курок ультразвуковая система одномоментно собирает все компоненты в области печати, тем самым формируя полимерный сшитый биоматериал, способный останавливать кровотечение и ускорять регенерацию ткани.

 При нажатии на курок ультразвуковая система одномоментно собирает все компоненты в области печати, тем самым формируя полимерный сшитый биоматериал, способный останавливать кровотечение и ускорять регенерацию ткани

По словам автора разработки, технология уникальна: впервые в мире в полностью автономном печатающем устройстве применена система ультразвукового распыления сшивающего агента. Благодаря этому система автоподачи позволяет создавать сфокусированную струю аэрозоля из сшивающего агента в области печати. Вещества, используемые для заживления ран, разработаны в НИТУ МИСИС. Это смесь для ускорения регенеративных процессов в тканях: альгинат натрия, смешанный с коллагенсодержащей суспензией или с желатином. В смесь могут быть добавлены антисептики, обезболивающие, кровоостанавливающие средства и так далее.

Устройство — многофункциональное, оно также может работать как автономный инфузомат — для высокоточной подачи лекарственных препаратов. Прибор пригодится во время хирургического вмешательства или реанимационных мероприятий, когда нужно дозировать несколько препаратов.

«Когда нужно на ожоговые раны с высокой точностью дозировать лекарственные компоненты, применяются так называемые инфузоматы, это громоздкие стационарные аппараты, которые работают от сети. А у нас мобильное маленькое устройство с тем же набором функций», — говорит Тимур Айдемир.

«Тканевый пистолет» действует и в проточном режиме: один шприц выдавливает материал, а другой всасывает. Это необходимо, к примеру, для проточной промывки раневой поверхности.

Широкие возможности ручного электромеханического управления подачей материалов позволяют точно подстраивать соотношение компонентов и изменять его в режиме реального времени. Шприцы с биоматериалами в два раза большего объема, чем у мировых аналогов (до 22 мл), что повышает автономность. Кроме того, в разработанном устройстве сложная система транспорта материала в область печати (например, микрофлюидный чип или высоковольтный преобразователь для получения волокон) заменена на более простую и функциональную.

ПЕРСПЕКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА

Корпус и детали напечатаны в НИТУ МИСИС c помощью FDM- и SLA-технологий 3D-печати. Себестоимость изготовленного образца — 40 тыс. рублей. Как отмечают создатели устройства, при запуске в промышленное производство будет использоваться уже не 3D-печать, а литье из пластика, что сделает его еще дешевле.

Ученые уже провели серию исследований in vivo на базе НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина. Технологию испытали на животных при лечении ожоговых ран: спустя неделю после применения гидрогелевого состава обработанные раны восстановились значительнее быстрее, чем при использовании обычных гелей. Сейчас специалисты изучают ткани после заживления.

 «Когда нужно на ожоговые раны с высокой точностью дозировать лекарственные компоненты, применяются так называемые инфузоматы, это громоздкие стационарные аппараты, которые работают от сети. А у нас мобильное маленькое устройство с тем же набором функций»

Стоит отметить, что на базе НОЦ «БиоИнж» действует консорциум, в который вошли ведущие университеты, научно-исследовательские центры, инновационные предприятия и стартапы. Это объединение ставит перед собой амбициозную цель — сформировать национальную отрасль биомедицинских материалов

«Область биомедицинской инженерии для МИСИС — одна из самых новых и перспективных, — отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова. — Ученые центра работают над линейкой межпозвоночных кейджей для спинальной хирургии, нейропротезами для лечения поврежденной нервной ткани и другими продуктами. «Тканевый пистолет», позволяющий оперативно оказывать первую помощь людям в чрезвычайной ситуации, — одна из последних разработок».

Проект является полностью инициативным и нуждается в финансировании. Как подтвердил ряд высококвалифицированных специалистов, «тканевый пистолет» имеет большие перспективы в медицине. Ученые готовы адаптировать свое изобретение к любым требованиям заказчика.

Источник: https://stimul.online/articles/innovatsii/zapechatat-ranu-na-pole-boya/