Применение такого механического насоса поз­волит многим пациентам дождаться пересадки донорского сердца, а в некоторых случаях и вовсе избежать его, позволив родному сердцу чуть-чуть передохнуть

Хоть внимание общества и привлечено сегодня к коронавирусу, не стоит забывать, что одной из основных причин смертности россиян остаются сердечно-сосудистые заболевания. Кроме профилактики и доступной медицинской помощи справиться с этим поможет наука. Так, результаты исследований ученых из ИСЭ СО РАН позволят улучшить работу механических насосов для сердца путем нанесения на их детали специального кремний-углеродного (a-C: H:SiOx) покрытия.

Выровнять и нанести

Комплекс работ был начат два года назад молодым исследователем Александром Гренадеровым, который в 2018 году защитил кандидатскую диссертацию, посвященную применению кремний-углеродных пленок для повышения износостойкости материалов и обеспечения просветления кремниевых пластин в инфракрасной области длин волн.

– Тогда я не думал, что эти результаты могут быть интересны для применения в медицине, – рассказывает он. – Мне попалась интересная статья, в которой представители компании «ИМПУЛЬС-проект» рассказывали о проблемах создания механических насосов для сердца. Это медицинское изделие является одним из самых востребованных в кардиологии, однако некоторые импортные насосы имеют ряд существенных недостатков: это недостаточная износостойкость, тромбообразование на внутренних поверхностях изделий и разрушение эритроцитов в процессе перекачки крови. Так родилась идея – попробовать наносить кремний-углеродные пленки на титановые изделия насосов, тем самым улучшив свойства отечественных медицинских имплантатов.

Дело в том, что компания «ИМПУЛЬС-проект» производит механические насосы из титана (этот материал сейчас один из самых востребованных в производстве имплантатов), поверхность которого достаточно шероховатая. Если сразу наносить пленку на такую поверхность, то она будет повторять ее рельеф, что не позволит добиться требуемых свойств материала.

В ИСЭ СО РАН подошли к этой проблеме комплексно: так как в отличие от сталей полировать титан проблематично, то сначала в лаборатории вакуумной электроники поверхность изделий насосов подвергается электронно-пучковой обработке, что способствует ее сглаживанию. Только после этого наносят кремний-углеродные пленки, придающие износостойкость и биосовместимость деталям насоса. Александр Сергеевич показывает установку, разработанную в институте и модернизированную именно под эту задачу. На сегодняшний день установка управляется с помощью ручного поста. Она состоит из рабочей камеры (на одном из фланцев которой установлен технологический источник, обеспечивающий нанесение кремний-углеродных пленок), системы откачки и стойки с источниками электропитания.

От испытаний до серийного производства

Сегодня исследования ведутся в кооперации с Национальным медицинским исследовательским центром им. Е. Н. Мешалкина (г. Новосибирск), Балтийским федеральным университетом им. И. Канта (г. Калининград), инновационной компанией АО «НПК «ИМПУЛЬС-проект» (г. Новосибирск) и Индийским технологическим институтом Мадраса (г. Ченнаи).

В ходе реализации гранта РНФ, который должен завершиться в конце 2021 года, всеми организациями-партнерами был проведен ряд экспериментов и испытаний, которые показали очень хорошие результаты. Помимо высокой износостойкости, насосы обладают хорошей инертностью (то есть не отторгаются организмом как чуждое инородное тело), их применение не приводит к гибели лейкоцитов, разрушению эритроцитов и тромбообразованию. В ближайшее время в Индии будет проведен дополнительный комплекс исследований, касающийся жизнедеятельности различных клеток в зависимости от времени воздействия.

Параллельно промышленный партнер АО «НПК «ИМПУЛЬС-проект» в рамках проекта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере осуществляет модификацию насоса. Уже были проведены успешные клинические испытания на животных, которые показали, что такое медицинское изделие приживается очень хорошо. Значимым событием стало получение патента РФ на технологию по нанесению кремний-углеродных пленок. Впереди – следующий значимый этап внедрения изделий, начало их применения в НМИЦ им. Е. Н. Мешалкина и другими медицинскими учреждениями России.

Как отметил Александр Гренадеров, в планах – и открытие инновационного предприятия, которое будет развивать технологии по нанесению различных покрытий на изделия медицинского назначения, и создание высокопроизводительной установки, способной обрабатывать небольшие серийные партии. Помимо механических насосов, пленки будут наноситься на медицинские инструменты (это направление деятельности поддержано грантом президента РФ): предварительные результаты показали, что инструменты с упрочненной поверхностью обладают высокой износостойкостью, улучшенными коррозионными и механическими свойствами и способны выдержать больше циклов стерилизации. Таким образом, разработки ученых Института сильноточной электроники СО РАН помогут развитию отечественной медицины.

Фото: Алексей Вшивков

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

23 + = 26