​Ма­гис­тран­ту СФУ Кон­стан­ти­ну Кис­тер­ско­му еще на вто­ром кур­се приш­ла мысль соз­да­вать кос­тные им­план­та­ты из би­опо­лиме­ров на 3D-прин­те­ре. Сна­чала идея ка­залась фан­тасти­чес­кой, но сей­час ей всерь­ез ин­те­ресу­ют­ся ин­весто­ры. Уже очень ско­ро она мо­жет пол­ностью из­ме­нить под­хо­ды к ле­чению пе­рело­мов кос­тей во всем ми­ре. Newslab уз­нал у мо­лодо­го уче­ного боль­ше о его про­ек­те и ос­тался под впе­чат­ле­ни­ем. С 2015 го­да мо­лодой уче­ный Кон­стан­тин Кис­тер­ский ра­бота­ет над тех­но­логи­ей фун­кци­ональ­ных кос­тных им­план­та­тов, ко­торая мо­жет стать ре­волю­ци­ей в ми­ровой ме­дици­не.

Всег­да хо­тел по­могать лю­дям
В 2015 го­ду, ког­да я учил­ся на вто­ром кур­се ин­сти­тута, нам рас­ска­зыва­ли о свой­ствах­зна­мени­того би­опо­лиме­ра «Би­оп­ласто­тан», соз­данно­го крас­но­яр­ски­ми би­оло­гами. Од­на из его осо­бен­ностей — тер­моплас­тичность, и бук­валь­но че­рез ка­кое-то вре­мя мне при­ходит в го­лову идея: раз он об­ла­да­ет этим свой­ством, то по­чему бы не поп­ро­бовать при­менить его для 3D-пе­чати.

Крас­но­яр­ские би­опо­лиме­ры
«Би­оп­ласто­тан» — би­оло­гичес­кий по­лимер, соз­данный в 90-х го­дах крас­но­яр­ски­ми уче­ными Ин­сти­тута би­офи­зики СО РАН. Ма­тери­ал про­из­ве­ден с по­мощью мик­ро­би­оло­гичес­ко­го би­осин­те­за — про­ще го­воря, яв­ля­ет­ся про­дук­том жиз­не­де­ятель­нос­ти мик­ро­ор­га­низ­мов при оп­ре­делён­ных ус­ло­ви­ях.
 
По­лимер по су­ти яв­ля­ет­ся чис­тей­шим бе­зопас­ным при­род­ным плас­ти­ком и мо­жет слу­жить в хи­рур­гии, транс­план­то­логии и дру­гих об­ластях ме­дици­ны. В 2010 го­ду в Крас­но­яр­ске стар­то­вал ме­га-про­ект по про­из­водс­тву би­опо­лиме­ра под тор­го­вой мар­кой «Би­оп­ласто­тан». А ру­ково­дитель про­ек­та Ека­тери­на Ши­шац­кая бы­ла удос­то­ена пре­мии пре­зиден­та Рос­сии.

Ес­ли вда­вать­ся в са­мые кор­ни, я всег­да хо­тел­по­могать лю­дям и из­на­чаль­но пла­ниро­вал пос­ту­пать в ме­дицин­ский, но я не гу­мани­тарий, а тех­нарь с на­вяз­чи­вой иде­ей соз­да­вать что-то своё. По­это­му в ито­ге я пос­ту­пил в Ин­сти­тут фун­да­мен­таль­ной би­оло­гии и би­отех­но­логии СФУ, где соз­да­ние но­вых тех­но­логий охот­но при­ветс­тву­ет­ся. И мою идею в ву­зе под­держа­ли, хо­тя она ка­залась фан­тасти­чес­кой.

В чем суть про­ек­та и его глав­ная фиш­ка? Есть мо­дель им­план­та­та из би­оп­ло­лиме­ра, на­печа­тан­ная на 3D-прин­те­ре, ко­торая по­меща­ет­ся в ор­га­низм на мес­то пов­режден­ной кос­ти. Пос­те­пен­но на по­вер­хность им­план­та­та осе­да­ют ос­те­об­ласты — клет­ки, за­дача ко­торых — вос­ста­нов­ле­ние и об­новле­ние кос­тной тка­ни.Ос­те­об­ласты зак­репля­ют­ся на им­план­та­те и на­чина­ют фор­ми­ровать кос­тную ткань.

При этом по­лимер по­мога­ет клет­кам в за­пус­ке про­цес­са кос­тной ре­гене­рации, пос­коль­ку об­ла­да­ет ос­те­оин­дукци­ей, то есть яв­ля­ет­ся ма­тери­алом сти­мули­ру­ющим ос­те­син­тез (про­цесс на­рас­та­ния кос­тной тка­ни). К то­му же­поли­мер би­оло­гичес­ки сов­местим с ор­га­низ­мом, не от­торга­ет­ся, но пос­те­пен­но пол­ностью раз­ру­ша­ет­ся до уг­ле­кис­ло­го га­за и во­ды. Би­ораз­ру­шение про­ис­хо­дит по ме­ре то­го, как­клет­ки на­чина­ют фор­ми­ровать кос­тную ткань и за­тем — твер­дую кос­тную струк­ту­ру.

То есть про­ис­хо­дит на­ращи­вание кос­ти, а им­план­тат пос­те­пен­но «съ­еда­ет­ся». Па­ци­ент по­луча­ет вза­мен пов­режден­ной но­вую кость, ко­торая точ­но так­же фун­кци­они­ру­ет, не дос­тавля­ет ни­каких не­удобств, не от­торга­ет­ся ор­га­низ­мом и яв­ля­ет­ся аб­со­лют­но ес­тес­твен­ной.

 
С по­мощью компь­ютер­ной то­мог­ра­фии соз­да­ет­ся и пе­чата­ет­ся им­план­тат. Мо­дель точ­на до мил­ли­мет­ра, пов­то­ря­ет все из­ги­бы и име­ет эле­мен­ты для зак­репле­ния.
Фо­то: Кон­стан­тин Кис­тер­ский

Фан­тасти­ка ста­новит­ся ре­аль­ностью
Сей­час тех­но­логия для по­нима­ния очень прос­тая, но рань­ше при­ходи­лось си­деть с тон­ной ста­тей и раз­би­рать­ся, а как же вся эта кос­тная ре­гене­рация ра­бота­ет, и как во­об­ще мож­но что-то внед­рить в ор­га­низм и ска­зать ему: «Вот ма­кет — да­вай де­лай!». Во мно­гом мне по­вез­ло, что есть на­рабо­тан­ная с 70-х го­дов ба­за о свой­ствах би­опо­лиме­ров и ог­ромные дос­ти­жения крас­но­яр­ских уче­ных, в том чис­ле мо­его на­уч­но­го ру­ково­дите­ля Ека­тери­ны Ши­шац­кой.
 
 
Се­год­ня 3D-пе­чать — один из глав­ных трен­дов в раз­ных сфе­рах, по­это­му час­то её при­меня­ют да­же там, где она вов­се не нуж­на. В про­ек­те Кон­стан­ти­на Кис­тер­ско­го она ре­аль­но не­об­хо­дима и по­лез­на.
Фо­то: Кон­стан­тин Кис­тер­ский

Дол­гие ме­сяцы я от­ра­баты­вал тех­но­логию пе­чати на 3D-прин­те­ре. Де­ло в том, что из­на­чаль­но обо­рудо­вание не сов­сем под­хо­дило для би­опо­лиме­ра. Как ма­тери­ал он очень кап­ризный и силь­но от­ли­ча­ет­ся от мо­дель­ных плас­ти­ков, соз­данных спе­ци­аль­но для 3D-прин­те­ров.

При­нято счи­тать, что 3D-пе­чатать та­ким клас­сом би­опо­лиме­ров не­воз­можна вов­се, но нам это уда­лось. Мы мо­дифи­циро­вали прин­тер и из­ме­нили его конс­трук­цию под свой­ства ма­тери­ала, хо­тя имен­но на этой ста­дии я чуть не бро­сил про­ект. Боль­ше по­луго­да по­луча­лось на­печа­тать толь­ко пол­милли­мет­ра об­разца, за­тем он от­ры­вал­ся от под­ложки и при­ходи­лось ос­та­нав­ли­вать про­цесс. Нас­ту­пил мо­мент ра­зоча­рова­ния, слож­ность ка­залась неп­ре­одо­лимой, но с лю­быми труд­ностя­ми ре­аль­но спра­вить­ся, глав­ное — не сда­вать­ся.

За­тем я пре­зен­то­вал про­ект на­уч­но­му со­об­щес­тву и ин­весто­рам. Дваж­ды он ста­новил­ся по­беди­телем меж­ду­народ­но­го кон­курса ин­но­ваци­он­ных про­ек­тов и стар­та­пов МГУ, был от­ме­чен раз­личны­ми дип­ло­мами, а в 2017 го­ду мы по­лучи­ли грант фе­дераль­ной го­сударс­твен­ной прог­раммы «УМ­НИК» в 500 ты­сяч руб­лей.

В ре­али­зации и прод­ви­жении про­ек­тов мо­лодым уче­ным по­мога­ют гран­то­вые прог­раммы, в том чис­ле фе­дераль­ная гос­прог­рамма «УМ­НИК». Кон­стан­тин по­лучил грант от «УМ­НИ­Ка» со вто­рого ра­за: «Чем хо­роша эта прог­рамма: эк­спер­ты в тво­ем нап­равле­нии ука­зыва­ют те­бе на ошиб­ки. Пос­ле пер­во­го выс­тупле­ния я по­нял, ка­кие сла­бые сто­роны есть у мо­его про­ек­та. За год всё до­рабо­тал и на вто­рой год при­шел на кон­курс, что­бы по­бедить».

Гран­то­вые день­ги по­мог­ли в раз­ви­тии. Мы на­печа­тали пер­вичные об­разцы и ста­ли смот­реть, как клет­ки мле­копи­та­ющих вза­имо­дей­ству­ют с на­печа­тан­ной по­вер­хностью. Уви­дели, что к би­опо­лиме­ру они прик­репля­ют­ся прос­то ве­лико­леп­но, мо­гут за­дер­жи­вать­ся на нем, от­лично рас­тут. В этом го­ду мы пла­ниру­ем на­чать ис­сле­дова­ния на клет­ках лю­дей.

Про­ект-ре­волю­ция
Ког­да мы до кон­ца ре­али­зу­ем и внед­рим тех­но­логию, она по­может мил­ли­онам лю­дей. Пред­ставь­те: вмес­то ме­тал­ли­чес­ко­го шты­ря па­ци­ент по­лучит но­вую кость. При этом ус­тра­нить мож­но бу­дет лю­бые трав­мы, да­же та­кие, при ко­торых кость пол­ностью раз­дроб­ле­на.

 
Про­ект крас­но­яр­ско­го уче­ного да­ёт воз­можность па­ци­ен­ту вос­ста­новить свой кос­тный ап­па­рат без ка­ких-ли­бо сле­дов им­план­та­та че­рез ка­кое-то вре­мя. Че­ловек по­луча­ет ту же са­мую фун­кци­ональ­ную кость и мо­жет жить без ог­ра­ниче­ний и пос­ледс­твий трав­мы.
Фо­то: пресс-служ­ба СФУ

Тех­но­логию мож­но ис­поль­зо­вать не толь­ко для ле­чения. Про­ект спо­собен по­мочь из­ме­нить внеш­ность: уд­ли­нить но­ги, ис­пра­вить ис­крив­ле­ние, на­рас­тить ску­лы, при­чем, спус­тя ка­кое-то вре­мя это уже бу­дут не им­план­та­ты, это бу­дет ес­тес­твен­ная кость.

До нас та­кого ник­то не де­лал, по­тому что мы единс­твен­ные в ми­ре об­ла­да­ем тех­но­логи­ей­син­те­за по­лиме­ра вы­сочай­шей сте­пени би­оло­гичес­кой чис­то­ты. Это на­ше ноу-хау, по­это­му в пер­спек­ти­ве мы пла­ниру­ем вый­ти на ми­ровой ры­нок. И пусть из­на­чаль­но про­ект вос­при­нимал­ся как фан­тасти­чес­кий, сей­час, ког­да так мно­го сде­лано, я по­нимаю, как всё­это мо­жет фун­кци­они­ровать, и, по­верь­те, ни­какой фан­тасти­ки в мо­ей идее нет.

Как при­нять учас­тие в прог­рамме «УМ­НИК»
По всем воп­ро­сам, ка­са­ющим­ся учас­тия в прог­рамме «УМ­НИК», по­дачи за­яв­ки и по­луче­ния кон­суль­та­ций, мож­но об­ра­щать­ся в про­ек­тный офис Крас­но­яр­ско­го ре­ги­ональ­но­го ин­но­ваци­он­но-тех­но­логи­чес­ко­го биз­нес-ин­ку­бато­ра: Фран­це­ва Ма­рина Вя­чес­ла­вов­на — на­чаль­ник от­де­ла соп­ро­вож­де­ния про­ек­тов, тел. (391) 201-77-77, поч­та: fmv@kritbi.ru.

Кристина Иванова

Похожие новости

  • 13/01/2017

    Лабораторные работы: ученые и инновации

    ​Ученые факультета наук о материалах и химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова совместно с научной группой под руководством Михаэля Гретцеля (EPFL, Швейцария) определили причину, по которой органо-неорганические перовскиты формируются в виде нанонитей.
    2297
  • 26/09/2016

    Кости-имплантаты напечатают с высокой точностью

    ​Коллектив ученых Сибирского федерального университета работает над созданием костных структур из полигидроксибутирата - полностью биоразлагаемого материала, синтезируемого микроорганизмами, с применением 3Д-прототипирования и компьютерной томографии.
    1116
  • 13/12/2018

    Новые технологии, которые спасут жизнь планеты

    ​Усиленная трата природных ресурсов может привести мир к техногенной катастрофе. Чтобы этого не произошло, ученые работают над созданием природоподобных технологий. Цель этого направления - сократить интенсивность потребления энергии до природного уровня и тем самым снизить влияние человека на окружающую среду.
    863
  • 13/11/2017

    Как в СФУ исследуют лесные пожары

    Наука - это далеко не всегда пробирки, звонкая тишина кабинета, всклокоченный ученый муж, пристально вглядывающийся в звездное небо. Иногда это комары, мозоли и намотанные по непролазной тайге километры.
    733
  • 09/11/2018

    Ученые СФУ испытают позолоченные нанодиски для борьбы с онкологией

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) начали разработку технологии создания позолоченных нанодисков для адресной доставки в пораженные органы противораковых лекарств и планируют испытать ее в 2019 году.
    888
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    1176
  • 18/01/2019

    России есть что показать в сфере передовых технологий

    Представленный под занавес ушедшего года Центром макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования ежеквартальный аналитический обзор «Мониторинг и анализ технологического развития России и мира» дает панорамную итоговую за 2018 г.
    1024
  • 22/08/2018

    Сибирские ученые разработали устройство для контроля работы сердца и кровеносной системы

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) разработали кардиомонитор, который позволяет длительно и непрерывно отслеживать работу сердечно-сосудистой, кровеносной систем, легких, а также оперативно выявлять заболевания сердца, например, аритмию.
    426
  • 19/06/2018

    Ученые СФУ нашли способ улучшить тренировки биатлонистов

    ​Феномен функциональной асимметрии, то есть неравнозначного развития и силы правых и левых рук или ног человека, влияет на физические способности спортсменов, поэтому его следует учитывать при подготовке биатлонистов для улучшения их результатов, выяснили ученые Сибирского федерального университета.
    479
  • 20/09/2018

    Красноярские ученые найдут загрязнителей среды с помощью инноваций

    ​Молодые ученые Сибирского федерального университета предложили использовать послойно модифицированные сорбенты для определения загрязнителей окружающей среды. Проект поддержан Красноярским краевым фондом науки и Российским фондом фундаментальных исследований в рамках совместного конкурса проектов фундаментальных научных исследований, выполняемых молодыми учеными.
    599