Научно-образовательный центр Биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС открыл свои лаборатории для широкой общественности и представил первый в России тканевый пистолет, который может останавливать кровотечения и запускать регенеративные процессы при ранениях легкой и средней степеней тяжести. Разработка поможет экстренно заживлять раны в зоне ЧС.
В отличие от зарубежных аналогов, отечественный пистолет имеет ряд преимуществ: используется не в автоматическом, а ручном режиме, полностью мобилен и питается от встроенных аккумуляторных батарей. Он выполнен из легких материалов и позволяет печатать в полевых условиях, когда нет возможности переместить пациента в стационар. К тому же корпус и детали устройства выполнены с помощью технологий 3D-печати, и при необходимости комплектующие могут изготавливаться непосредственно в зоне чрезвычайных ситуаций.
Тканевый пистолет в лаборатории МИСИС / Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»
Демонстрация работы тканевого пистолета в лаборатории МИСИС / Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»
«Это полностью автономное электромеханическое устройство, выполненное в форм-факторе пистолета, что делает его удобным в эксплуатации. В устройство устанавливается два стандартных шприца объемом 20 мл, в них загружается биополимер, который подается с помощью двух проводов в область печати, где происходит вшивка биоматериала. Через третий шприц ультразвуковое распыление перемешивает компоненты и заставляет их взаимодействовать друг с другом, образуя плотные трехмерные сетки. Струя аэрозоля формирует полимерный сшитый биоматериал, способный останавливать кровотечение и ускорять регенерацию ткани», — объяснил принцип работы тканевого пистолета кандидат технических наук, инженер центра медицинской инженерии МИСИС Тимур Айдемир.
Таким образом пистолет накладывает на место пореза гель, который останавливает кровь, регенерирует место разрыва тканей и изолирует рану от внешней среды, чтобы избежать воспалений.
Технология прошла испытания на животных с ожогами: спустя неделю после применения гидрогелевого состава обработанные раны восстановились значительнее быстрее, чем при использовании обычных гелей. Сейчас ученых интересует, какие ткани образуются на месте нанесения заживляющего покрытия.
Еще одно достояние лаборатории — роботизированная рука российско-белорусского производства. Венец импортозамещения в области биопринтеров по функционалу ничем не уступает зарубежным аналогам роборуки типа KUKA.
Роботизировнная рука в лаборатории МИСИС / Фото: Ольга Мерзлякова «Научная Россия»
Роботизировнная рука в лаборатории МИСИС / Фото: Ольга Мерзлякова «Научная Россия»
Стоит заметить, что пистолет предполагает ручное нанесение, а роборука наносит материал согласно программе. Ранение, или дефект, как его называют сотрудники, заранее сканируется и вносится в программу, и по этой траектории устройство наносит заживляющий гель. Роботизированная рука имеет 6 степеней свободы (своеобразных локтей), благодаря чему умеет поворачиваться по сторонам, проходить различные траектории и печатать на линейных плоскостях в режиме реального времени. Главное отличие от пистолета — роборука весом 14 кг менее мобильна.
Программно-аппаратный комплекс установки оснащен специальными датчиками, которые контролируют расстояние от «руки» до пациента. Устройство заполняет дефекты, не касаясь раненого. Разработчики предполагают, что в финальную версию будет добавлен искусственный интеллект, который сможет ориентироваться по ходу работы.
«В МИСИС сосредоточилась самая высокая концентрация биопринтеров. Биопринтер — роботическое устройство для послойного производства трехмерных тканевых конструкций из биоматериалов согласно цифровой модели. Клиническая биопечать уже реальна, это не фантастика, но важно, чтобы весь накопленный опыт и компетенции успешно перешли в клинику», — говорит главный разработчик тканевого пистолета, ведущий эксперт НОЦ Биомедицинской инженерии Владимир Александрович Миронов.
Ведущий эксперт НОЦ Биомедицинской инженерии Владимир Александрович Миронов / Фото: Ольга Мерзлякова «Научная Россия»
Пока прототипы не выходят за рамки лаборатории. Перед запуском производства необходимо провести регистрацию медицинских изделий. В России пока нет ни одного сертифицированного биопринтера, регистрация такого устройства для клинической практики может стать прецедентом. Лаборатория МИСИС планирует провести клинические испытания к 2027 г.
В реализации проекта «тканевого пистолета» принимали участие специалисты 3D Bioprinting Solutions, НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи и НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина.
Автор: Марианна Еркнапешян
Заглавное фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»
