Антибиотики, раскрытие тайн атома, всеобщая компьютеризация и появление Всемирной глобальной сети – все эти и многие другие изобретения стали знаковыми для прошлого столетия. Нынешнее же XXI столетие называют веком биотехнологии, призванной полностью удовлетворить потребности человечества в продуктах питания, источниках энергии, защитить планету от техногенных загрязнений, решить проблему рака, продлить жизнь людей.
Сделано в СФУ
Красноярские биотехнологи с помощью микроорганизмов научились получать удивительный полимер – биопластотан. Как говорят специалисты, его возможности поистине безграничны. Из этого материала можно изготовить экологически чистую упаковку, лекарственные препараты нового поколения, трансплантаты и многое другое.
– Это полностью наша разработка: от методов получения сырья до стерилизации изделий. Наши позиции в этой достаточно высокоспециализированной области – лидерские. Нас знает весь мир, все ведущие специалисты и компании, – рассказывает Екатерина Шишацкая, профессор, заведующая кафедрой медицинской биологии Сибирского федерального университета.
Отличительная особенность таких биополимеров – их способность сохранять потребительские свойства в течение необходимого периода эксплуатации. После чего быстро разрушаться в естественных условиях до безопасных соединений, участвующих в природном круговороте веществ. Именно поэтому создание биоразлагаемых полимерных материалов в настоящее время является приоритетным направлением научно-исследовательских и практических разработок университета.
В ноябре 2010 года проект Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ «Биотехнологии новых биоматериалов» стал победителем конкурса на получение мегагранта Правительства РФ – более 100 млн рублей.
Для реализации проекта в СФУ создали биотехнологическую лабораторию мирового уровня. Научным руководителем стал профессор Энтони Сински, всемирно известный ученый в области биотехнологий.
– Мы ставили перед собой большую задачу – разработать новейшие уникальные биополимеры, которые будут успешно применяться в медицине по всему миру, иметь определенное преимущество перед уже используемыми в этой сфере, – говорит Энтони Сински. – Основное их качество в том, что в организме человека, всегда негативно реагирующем на чужеродное вещество, они если и вызывают воспаление, то минимальное.
В содружестве наук
Получение полимера – сложный многоступенчатый процесс. Сотрудники лаборатории, в числе которых биотехнологи, материаловеды, биофизики, инженеры, медики, научились синтезировать полимеры с высокой степенью выхода и чистоты, отвечающие всем необходимым требованиям, применяемым к материалам для медицины.
Полимерные изделия могут широко использоваться в различных направлениях – комплексные санитарно-химические, токсикологические, медико-физиологические исследования показали их большую совместимость на уровне клеток, тканей и организмов. Именно поэтому основной сферой применения биополимеров может стать медицина: трансплантология, сердечно-сосудистая хирургия, фармакология. Наличие современного лабораторного оборудования позволяет создавать системы для разнообразных лекарственных средств различных типов – пленки, таблетки, а также микрокапсулы и микросферы, которые можно имплантировать подкожно, внутримышечно.
Перспективным становится использование полимеров клеточной и тканевой инженерии для восстановления утраченных функций отдельных тканей или органов в целом.
Такие свойства полимеров, как биосовместимость и биоразрушаемость, позволят использовать их в качестве материала для создания систем контролируемой доставки лекарственных средств. В этом случае препарат начнет действовать только тогда, когда доберется до возбудителя болезни.
Показана эффективность применения биопластотана в хирургии в качестве шовного материала (который потом полностью рассасывается, исчезает), для заполнения полостей в костях, реконструкции желчевыводящих путей.
Наиболее перспективной лекарственной формой являются микросферы и микрокапсулы. Их основное достоинство – длительное поддержание концентрации лекарственного препарата в крови или ткани пациента за счет постепенного разрушения материала-матрикса.
– Кроме того, мы можем повысить биосовместимость каких-то других изделий, если нанесем покрытие из нашего материала. Например, на металлические стенты, применяемые в сосудистой хирургии. Мы спрячем от организма то, что недружелюбно по отношению к нему, – говорит Екатерина Шишацкая.
Первые результаты
Коллектив лаборатории уже создал медицинские изделия, предназначенные для восполнения дефектов тканей и органов с последующим замещением биологическими структурами. Это конструкции в виде гибких пленок или пористых нетканых матриксов-мембран, образованных ультратонкими волокнами, получаемыми из разрушаемого полимера биопластотана.
Изделия предназначены для восстановительной хирургии, реконструкции дефектов кожных покровов, направленной тканевой регенерации в стоматологии, общей и челюстно-лицевой хирургии, для клеточной и тканевой инженерии с возможностью доставки лекарственных препаратов.
В настоящее время внедрено три опытных образца, полученных в результате научно-исследовательской работы по программе проекта. Это образцы полимерных изделий в виде матриксов нетканого полотна, сформированного ультратонкими волокнами, в качестве барьерных и ранозаживляющих средств, опытные образцы трубчатых эндопротезов из разрушаемых полимеров для реконструкции желчных протоков, образцы изделий для пластики костной ткани (реконструкция глазной орбиты). Место внедрения – Красноярский государственный медицинский университет им. проф. Войно-Ясенецкого, область внедрения – общая и челюстно-лицевая хирургия.
И все же этот процесс – по разным причинам – совсем не быстрый.
– Проблем всегда достаточно, и процесс перехода разработки из лаборатории в производство, наверное, самый сложный из всех, которые мы осваивали. Диссертацию подготовить и защитить, на мой взгляд, значительно проще, – говорит Екатерина Шишацкая.
Очень хочется верить, что многие и многие больные все же дождутся помощи от умных молекул. Главное – в СФУ при тесном сотрудничестве с академической наукой создана уникальная научно-практическая база, позволяющая не только проводить исследования мирового уровня, но и готовить специалистов-биотехнологов, остро необходимых для практики. Конечно, найти специалиста, который готов уехать работать из Москвы в Красноярск, невозможно. Поэтому здесь их готовят самостоятельно.
– Наука – это наш шанс на будущее, – уверена Екатерина Шишацкая. – К теме, которой я занимаюсь, интерес у молодежи огромный. Они хотят этим заниматься, приходят и говорят – возьмите! Но стипендия у аспирантов – 1,5 тысячи рублей (на Западе – 1,5 тысячи долларов. – Ред.). И с этим надо что-то делать, чтобы молодежи можно было спокойно работать и не думать о хлебе насущном.
Красноярские ученые продемонститровали губернатору разработку новых биоматериалов
Красноярские ученые продемонстрировали оборудование по производству новой вакцины против рака
