Несколько тысяч операций провели хирурги с имплантами из никелида титана, разработанными и произведенными в Томском госуниверситете. Это довольно редкий пример в науке, когда фундаментальная разработка от физиков выходит в широкую клиническую практику: часто жизнь научной идеи, даже блестящей, заканчивается вместе с завершением гранта… Как надежно построить цепочку «лаборатория-производство», рассказывает героиня специального проекта Tomsk.ru «Технооптимисты» Екатерина Марченко.
Екатерина Марченко, доктор физико-математических наук, заведующая лабораторией медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы Томского государственного университета и заведующая кафедрой прочности и проектирования физико-технического факультета ТГУ. Занимается медицинским материаловедением — разработкой и внедрением имплантатов из никелида титана и других материалов.
Чем хорош никелид титана?
Это уникальный металлический материал, который, казалось бы, неживой, но идеально подходит к живым тканям. Почему не титан, не тантал, не нержавеющая сталь? Отличие в том, что никелид титана испытывает фазовые превращения, то есть может обратимо деформироваться без разрушения — ты его растянул и отпустил, и он вернулся в исходное состояние. Его уникальность определяется биомеханикой: он работает так же, как ткани организма. Поэтому этот сплав идеален для подвижных, особо нагружаемых зон, позволяет восстанавливать не только «косметику», но и функционал. В основном наш материал применяется при онкологии, когда большие утраченные фрагменты надо чем-то замещать — и статичный имплант здесь не подходит: отсутствие биомеханического подобия приведет к тому, что организм его все равно вытолкнет.
С чего начинается разработка нового импланта?
Как правило, с запроса хирургов. Один из последних примеров: к нам пришел хирург с такой проблемой. Для восстановления врожденных дефектов груди у детей им на три года ставится титановая пластина — длиной 25 сантиметров, толщиной 3-4 миллиметра и шириной 10 миллиметров. Пока пластина держит и стягивает грудь, все деформации устраняются. Но стандартные титановые пластины, которые идут по ОМС, не работают: титан не выдерживает и при деформациях растяжением выше 0,5% разрушается, окисляется и корродирует в окружающие ткани, при удалении пластины вокруг все черное… Мы предложили попробовать выполнить пластину из никелид титана. Это была поисковая работа, которая длилась несколько лет. И буквально вчера встречались в лаборатории для обсуждения результатов. Наш материал оказался действительно лучшим для этой области. Пластина из никелида титана при деформации до 10% не разрушается, а обратимо сверхэластично деформируется, стабилизируя и вытягивая дефект грудины и, благодаря биомеханике, достигается нужный эффект
А как внедрять результат исследования дальше в широкую клиническую практику?
С этим есть ряд сложностей. В частности, с регистрацией медицинских изделий. Мы активно работаем над этим вопросом, в том числе с Минпромторгом, различными фондами, чтобы привлекать финансирование. Потому что для регистрации одной медицинской разработки, необходимо минимум три года и от трех до пяти миллионов рублей. Но мы по этой дорожке ходим постоянно. У нас налажена система: после того, как за счет грантов мы «подняли» фундаментальную историю, подключается промпартнер, который финансирует эту тему дальше до внедрения.
Сколько лет развивается это направление?
Основоположник нашей научной школы — Виктор Эдуардович Гюнтер, я — его ученик. После того, как в 2018 году Виктор Эдуардович заболел и отошел от дел, я возглавила направление. За шесть лет работы мы создали три принципиально новые разработки, которые аналогов в мире не имеют. В общей сложности с нашими имплантами сделаны несколько тысяч операций, например, по челюстно-лицевой хирургии с нами работает целое отделение НИИ медицинских проблем Севера и НИИ Онкологии ТНИМЦ. Новосибирский институт травматологии и ортопедии серийно использует никелид титана для операций на позвоночнике.
Одна из моих самых любимых разработок — металлотрикотаж для онкогинекологии. Она внедрена в клиническую практику НИИ онкологии ТНИМЦ. У женщин, больных раком шейки матки, как правило, полностью удаляют репродуктивный орган. И она остается бесплодна. Наша технология позволяет не удалять орган, а иссекать частично поврежденную зону и замещать ее (в данном случае металлотрикотажным имплантом), создавая некоторый анастомоз — сдерживающий запирающий элемент, который согласованно работает с тканями и полностью восстанавливает анатомо-физиологическую область. По этой технологии у нас родился 21 ребенок! Эту технологию даже в Сингапуре хотели купить, но мы не отдали.
Охотно ли идет в науку молодежь?
Скажу так: каждый год мы вынуждены отказываться от аспирантов, потому что свободных мест нет. Весной я как завкафедрой просматриваю студентов. Из потока 20+ человек будут 3-4 с горящими глазами. Я их приглашаю к себе в лабораторию. И те, кто приходят, сразу начинают работу. Под каждого студента мы даем новую тематику. С 2018 года у меня в лаборатории были успешно реализованы девять грантов, и под каждой тематикой — новый специалист, молодой ученый. В этом году начинают защищаться мои ученики, которых я вела с третьего курса.
Приходя к нам, студенты помимо стипендии получают зарплату. Также есть плюшки в виде конференций по всей России, что, в свою очередь, позволяет им формировать академическое резюме и получать стипендии президента, правительства, мини-гранты, субсидии на стартапы. Таким образом, ребята понимают: здесь есть перспективы, тема интересная, она в топе, ее финансируют. Плюс живое общение — и между собой, и с врачами. Ну и очень важную роль играет ресурсная база. У нас в лаборатории есть все, чтобы делать то, что мы хотим. Это технологическая площадка с оборудованием, где мы сами можем выплавить, спечь порошки, запустить синтез. Это участки обработки материала — мы можем выбирать, каким образом проводить постобработку. Это термомеханическая лаборатория, участок аналитики, где мы можем провести экспресс-оценку поверхности, механики. Это биолаборатория, которая позволяет оценить токсичность материала, приживаемость, совместимость с теми или иными клетками. То есть здесь не просто моделирование или теоретическая работа, а настоящая комплексная живая работа по созданию чего-то нового.
О чем вы мечтаете как ученый?
Моя мечта — создать собственную клинику, в которой бы работали все мои знакомые хирурги, специалисты в разных областях. Мы бы в лаборатории ТГУ придумывали новые разработки, и внедряли их в работу клиники. У нас бы был уникальный в мире клинический центр, где бы внедрялись разработки и создавались новые методы хирургического лечения с использованием имплантатов из никелида титана.
