В НИЯУ МИФИ представили разработку, которая может совершить революцию в восстановительной хирургии. Студентка третьего курса Маргарита Керученко синтезировала уникальный композитный материал на основе фосфата кальция. Он не только замещает удаленные фрагменты костей, но и постепенно растворяется, стимулируя рост собственных тканей, а также способен выявлять и уничтожать остатки раковых клеток.
Тема научной работы Маргариты — «Получение стронций замещенного витлокита, допированного катионами эрбия» — звучит сложно даже для подготовленного слушателя. Однако за этой терминологией скрывается решение давней проблемы хирургов-онкологов: чем заменить часть кости, удаленную из-за саркомы, и как избежать рецидива.
В отличие от существующих имплантатов, новый материал — это не просто протез, а полноценный биологический «строитель». В его основе лежит синтетический β-трикальцийфосфат (витлокит), структура которого позволяет вводить различные элементы. В данном случае это стронций, отвечающий за биорезорбируемость (способность материала безопасно растворяться в организме), и эрбий.
«Эрбий — тяжелый элемент. Вводя его, мы добиваемся сразу двух эффектов, — объясняет Маргарита Керученко. — Во-первых, это рентгеноконтрастность. Хирург сможет видеть, как стоит имплантат. Во-вторых, и это самое важное, открывается возможность для фототермической абляции».
Суть метода в том, что если после операции возникнут метастазы, на участок с имплантатом можно направить лазер. Благодаря наличию эрбия материал будет нагреваться, уничтожая раковые клетки, при этом не повреждая здоровые ткани. По сути, разработка студентки из МИФИ выполняет двойную функцию: служит каркасом для восстановления кости и страхует пациента от рецидива заболевания.
В науку Маргарита, которая происходит из семьи врачей, пришла еще в школе. Учеба в Балтийском федеральном университете, победа в конкурсе «Юниор» и поступление в МИФИ без экзаменов предопределили ее путь. Сейчас она совмещает учебу с работой в Лаборатории керамических и композиционных материалов Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН.
Уникальность проекта — не только в химическом составе, но и в технологии производства. В отличие от стандартных методов, материал планируется изготавливать с помощью 3D-печати. Это позволит создавать индивидуальные имплантаты, точно повторяющие форму удаленного участка кости: будь то фрагмент конечности или мелкая кость.
«Пока не начнется активная выработка остеобластов и костная ткань не заместит имплантат, он должен выдерживать все нагрузки. При этом материал не резервируется в организме, а со временем полностью рассасывается и выводится», — подчеркивает исследовательница.
Рынок костно-замещающих материалов в России сегодня находится в стадии активного импортозамещения. По словам Маргариты, после ухода зарубежных игроков в стране началась активная разработка отечественных биоматериалов.
Хотя на данный момент основную нишу занимает гидроксиапатит и кальций-магниевые цементы (последними, к слову, занимается научный руководитель студентки Полина Крохичева), новый композит со стронцием и эрбием имеет все шансы занять свою нишу благодаря аддитивным технологиям и противоопухолевым свойствам.
До появления материала в больницах, впрочем, еще далеко. Сейчас проект находится на стадии лабораторных исследований. Впереди — цикл испытаний in vitro, доклинические и клинические исследования, а также оформление патентов.
«Мы должны быть уверены, что наш материал эффективен и безопасен, ведь речь идет о здоровье людей», — резюмирует Маргарита Керученко. Однако первые результаты уже позволяют говорить о том, что российская наука нашла перспективный способ совместить высокие технологии с заботой о жизни пациента.