Nanonewsnet.ru продолжает публиковать интервью о решении непростых инженерных задач. На вопросы о конкурсе ВИК.Нано и о своем проекте по очистке крови с помощью композитных сит из керамики и цеолитов ответил аспирант Томского государственного университета, один из трех финалистов, получивших главный приз конкурса, Александр Бузимов.

Ваш проект посвящен очистке крови при диализе. Что это за процедура и когда она применяется?

Александр Бузимов: Когда почки теряют способность образовывать мочу и выводить из организма креатинин [продукт метаболизма в мышцах — N+1], на помощь приходит диализ. Это метод очистки крови, который, как и почки, позволяет отфильтровать продукты метаболизма и оставить их вне тела человека.

Выделяют два вида диализа: гемодиализ и перитонеальный диализ. Гемодиализ — это фильтрация, использующая кровеносные сосуды человека и искусственную почку. При перитонеальном диализе очищение производится за счет специальныхрастворов, которые вводятся в брюшную полость.

Синдром почечной недостаточности приводит к появлению в крови веществ, которые должны разрушаться или выводиться из организма. При неэффективной работе почек на помощь сегодня приходят трансплантация и диализ. Процедуру диализа нельзя назвать идеальной — она требует габаритных аппаратов, из-за чего ее нельзя проводить в домашних условиях, в зонах чрезвычайных ситуаций и с недостаточным медицинским обслуживанием. Количество людей в России, которым необходима искусственная почка, составляет 150 тысяч человек. Это статистика была актуальна в апреле-мае 2016 года.

Главная проблема в том, что одна процедура может стоить около шести-восьми тысяч рублей, а сеанс занимает около четырех часов и выполняется три раза в неделю до конца жизни — я рассматривал только гемодиализ, без перитонеального.

В чем заключается ваше решение?

Оно состоит в том, чтобы создать портативный аппарат, который поможет увеличить интервал между посещениями диализных центров и улучшить качество жизни людей с почечной недостаточностью. Это не значит совсем отказаться от диализных центров, но с ним их можно будет посещать реже.

Как так получается?

Смотрите. В диализном центре удаляется лишняя жидкость, продукты обмена веществ, поддерживается сбалансированное количество химических соединений. Моя идея в том, что с помощью портативного прибора человек сможет удалить продукты метаболизма — обмена веществ — и таким образом отсрочить поход в диализный центр. Но все равно, раз в какое-то время, раз в неделю или два раза в неделю, больному все равно придется посещать диализный центр. Потому что это устройство не может удалить лишнюю жидкость и поддерживать сбалансированное количество химических соединений. Это маленькое устройство не сможет выполнять все функции, которые есть у большой искусственной почки.

На данный момент, даже если разработать такой прибор с мембранным фильтром, то возникнет небольшая сложность. Шунт, через который забирается кровь для диализа, — это такая большая игла. Введение шунта для диализа должно обязательно делаться врачом. Пациент готовится к диализу, в дальнейшем ему предстоит проходить эту процедуру три раза в неделю до конца жизни.

В Европе есть практика домашнего диализа. Существуют портативные аппараты для гемодиализа, которые вешаются на человека в виде специального пояса, но у них есть свои серьезные недостатки. Это высокая цена, хрупкость, габаритность. Человек все равно не может вести активный образ жизни.

Мы ведем работы по созданию для диализа керамики функционального назначения — в лабораториях медицинского материаловедения и физики наноструктурных функциональных материалов. Работы ведутся уже давно, у нас есть большой задел. Коллектив уже разработал высокопористые керамики с размерами пор от наноразмерных до макро. В него входят специалисты из Томского государственного университета, Института физики прочности и материаловедения СО РАН, Института химической технологии в Германии и Университета Мишкольца в Венгрии.Это как профессора, так и студенты.

А какова ваша роль в проекте?

Я руководитель проекта. Я придумал эту тематику, консультируюсь у коллектива профессоров. У нас есть инженер, эксперт в области керамики. Я же занимаюсь изучением свойств цеолитов, чтобы научиться их целенаправленно синтезировать с требуемым комплексом свойств. [Цеолиты — это пористые материалы, каркасные силикаты. Их структура пронизана большим количеством нанометровых пор, благодаря которым они могут играть роль хороших адсорбентов и катализаторов — N+1.] Если цеолит нанести на пористую керамическую подложку, то можно получить пористый градиентный материал, работающий как полупроницаемая мембрана-сито для отцеживания и удаления из крови продуктов метаболизма.

А градиентный — в каком смысле?

Представьте себе, что мы создаем один слой из оксида алюминия с малой пористостью, потом следующий слой — с большей пористостью, следующий — с еще большей. Между ними мы сделаем неровный слой, чтобы они друг на друга накладывались. Получается градиент пористости.

Таким методом мы создаем подложку. Затем мы сверху наносим слоями суспензию цеолита с 50-процентной пористостью. Получается своеобразная губка для диализа, под которую мы можем разработать портативное устройство.

Пробовали ли вы уже фильтровать на ней кровь? Получается ли?

На данный момент — нет. У нас создан только прототип и разработан способ изготовления. Но я поясню.

На конкурсе ВИК. Нано я не старался выиграть. Мне надо было найти (и я нашел) инвесторов, которые могут вложить деньги в мою разработку. Мне предложили созвать по разработке совет врачей, чтобы определить, возможно ли то, что я запланировал. У нас есть медэксперт, который сказал, что это возможно— да и по литературным данным это возможно. Но все-таки надо собрать совет из профессиональных врачей, которые занимаются диализом, чтобы они вынесли окончательный вердикт. 

В нашей технологии кровь поступает через мембрану, цеолит сорбирует креатинин и мочевину. Важно знать, что для каждого человека, для каждого возраста и пола уровень креатинина в организме разный. По анализу крови можно определить, насколько именно он завышен. После консилиума с врачами мы сможем подбирать уже конкретную мембрану в зависимости от человека. А управлять пористостью, которая определяет свойства мембраны, мы уже умеем.

Какие ближайшие планы по развитию проекта?

Следующий шаг после создания совета врачей — это создание самой мембраны. Небольшой прототип у нас уже есть. Потом есть два пути. Первый — попробовать поместить нашу мембрану в уже существующий диализатор. Это поможет раньше выйти на рынок. Второй — создать полноценное портативное устройство, пройти клинические испытания.

Немного вопросов о самом конкурсе. Чем вам помогло участие в ВИК.Нано? Я так понимаю, важный результат— потенциальные инвесторы?

Да. А сам конкурс — у нас была недельная подготовка проектов. Нам предоставили менторов, с которыми мы работали. Научная часть у меня уже была, менторы помогали больше с маркетингом, с финансовой составляющей, с тем, как будет это выглядеть в будущем.

Были ли какие-то другие проекты, которые вам запомнились у товарищей по конкурсу?

Да. Это Михаил Омельянович, с которым, как я знаю, вы уже общались. Потом, это Татьяна Смолярова — она разрабатывает нанодиски для онкобольных, которые поступают в кровь и разрезают опухоль. Очень интересно. Мне ее проект очень понравился. Я думаю, она должна была выиграть. У нее уже испытания на мышах проводились, и на мышах, на животных, уже получилось.

Еще я бы отметил Дмитрия Боянова. Он газобетоном занимался. Газобетон хрупкий, а Боянов нашел способ его упрочнить. Тоже очень интересный проект.

Владимир Королёв

Видеосюжет по теме

Интервью с другими победителями конкурса — Михаилом Омельяновичем, и Татьяной Фалалеевой можно прочитать здесь.

Источники

Наносито для крови
Nanonewsnet.ru, 21/11/2016

Похожие новости

  • 01/09/2016

    Томские ученые исследуют воздействие электромагнитных излучений на биологические объекты

    ​Благодаря ученым ТУСУР станет возможным проведение длительных исследований по воздействию электромагнитных излучений на биологические объекты, сообщила пресс-служба вуза. Это позволит изучить воздействие современных электронных устройств на человека в течение продолжительного времени, а также, в перспективе, разработать способы высокоэффективного электромагнитного воздействия для медицинских целей, в частности для неинвазивного лечения злокачественных новообразований (опухолей).
    726
  • 11/08/2016

    В ТГУ создан консорциум по созданию костных имплантатов

    ​Томский государственный университет и ИФПМ СО РАН, которые занимаются созданием новых материалов, инициировали создание сетевого центра реконструкции дефектов черепно-лицевой области, сообщает пресс-служба ТГУ.
    1065
  • 19/10/2017

    Газотурбинные двигатели будут частично изготовлены с помощью 3D-печати

    ​Объединенная двигателестроительная корпорация планирует 20% деталей для газотурбинных двигателей создавать с помощью 3D-печати. Об этом сообщил министр промышленности и торговли РФ Денис Мантуров.По словам Мантурова, технология 3D-печати с успехом внедряется при изготовлении деталей двигателя ПД-14 для гражданской авиации, а также для конструкций морского применения.
    47
  • 02/03/2017

    Ученые ТПУ создали прибор для поиска дефектов в обшивке новейших самолетов

    ​Томские ученые создали прототип компактного прибора для быстрого поиска дефектов в обшивке новейших самолетов, сообщил ТАСС разработчик, директор центра ресурсных испытаний, созданного на базе Томского политехнического университета (ТПУ) и Института физики прочности и материаловедения СО РАН, Михаил Бурков.
    411
  • 09/08/2016

    В ТПУ разрабатывают систему автоматического обнаружения сбоев в работе организма

    ​Молодой ученый Томского политехнического университета (ТПУ) работает над системой автоматического контроля состояния здоровья с помощью фитнес-трекеров. После обнаружения сбоя система будет самостоятельно запускать электромагнитную терапию, которая будет способствовать нормализации работы организма  Система, разрабатываемая экспертом Полигона инженерного предпринимательства ТПУ Иваном Зерниным, состоит из двух элементов: фитнес-трекера и физиотерапевтического браслета.
    664
  • 17/02/2017

    В ТУСУРе разработали сервис для владельцев комнатных растений

    Студенты Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники создают систему для удаленного наблюдения и ухода за комнатными растениями.С ее помощью возможно будет ухаживать за любимым растением, находясь в командировке или отпуске: наблюдать в онлайн-режиме и при необходимости корректировать "параметры ухода" из любой точки земного шара через веб-сервер.
    506
  • 06/07/2017

    ТУСУР представил на выставке разработки для газовой отрасли

    Разработки Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники в интересах газовой отрасли были представлены на выставке продукции предприятий Томской области, в осмотре которой приняли участие представители ПАО "Газпром".
    147
  • 07/08/2017

    Нефтяники и аквалангисты будут использовать водный беспилотник

    ​Ученые Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) создали беспилотник на воде, с помощью которого исследуют озера. Судно длиной около метра сделано на базе аэросаней и оборудовано эхолотом.
    258
  • 14/02/2017

    Томский ученый Илья Романченко - о физике и разработках

    ​​​Томский физик Илья Романченко получил премию президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год. В интервью РИА Томск он рассказал о том, как его работа может помочь в борьбе против раковых клеток и террористов, почему в физике недостаточно просто выучить формулы, а также на что он собирается потратить 2,5 миллиона рублей.
    1220
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    232