Барьер на коже: российские ученые разработали первый «тканевый пистолет» для заживления ран
Барьерный эффект на поврежденной коже создается за счет параллельной двухкомпонентной высокоточной подачи обезболивающих, кровоостанавливающих, антибактериальных и других веществ на рану. При сшивке биоактивный материал создает пленку на ране, предотвращая попадание бактериальной инфекции и создавая благоприятные условия для ее ускоренного заживления. Для профилактики бактериального заражения и обезболивания возможно использование материалов с добавлением лекарственных средств, например, антибиотиков или анестетиков.
«В отличие от существующих мировых аналогов разработанное устройство полностью автономное и питается от встроенных аккумуляторных батарей, которые могут быть заряжены через USB-порт, – рассказывает автор разработки Тимур Айдемир, к.т.н., инженер НОЦ Биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС. – Перед работой два стандартных шприца объемом 20 мл заправляются биополимерами и медицинскими препаратами. Через специальный порт подсоединяется третий шприц и выполняется заправка устройства сшивающим агентом, далее заправляющий шприц отключается. При нажатии на курок ультразвуковая система одномоментно собирает все компоненты в области печати, тем самым формируя полимерный сшитый биоматериал, способный останавливать кровотечение и ускорять регенерацию ткани».
Себестоимость изготовленного образца – 40 тысяч рублей.
Корпус и детали напечатаны в НИТУ МИСИС c помощью FDM и SLA технологий 3D-печати. Как отмечают создатели устройства, при запуске в промышленное производство будет использоваться уже не 3D-печать, а литье из пластика, что сделает его еще дешевле. При необходимости, 3D-принтер можно использовать для печати деталей «пистолета» в зоне военных действий.
«Мобильные госпитали, разворачиваемые в зоне ЧС или боевых действий, нуждаются в автономном ручном устройстве, которое в сложных условиях остановит кровотечение и ускорит процессы регенерации живой ткани, – объясняет соавтор разработки Фёдор Сенатов, к.ф.-м.н, директор НОЦ Биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС. – Существующие на данный момент устройства со схожим принципом работы крупные и сложные для таких условий».
Полное название запатентованного устройства – ручной автономный комплекс двухкомпонентной 3D-биопечати с ультразвуковой системой полимеризации для лечения раневых поверхностей. Широкие возможности по ручному электромеханическому управлению подачей материалов позволяют точно подстраивать соотношения компонентов и изменять его в режиме реального времени. Система поддерживает шприцы с биоматериалами в 2 раза большего объема, чем у мировых аналогов (до 22 мл), что повышает автономность устройства.
Кроме того, в разработанном устройстве сложная система транспорта материала в область печати (например, микрофлюидный чип или высоковольтный преобразователь для получения волокон), заменена на более простую и функциональную, где впервые в печати применена конструкция на основе ультразвуковой мембраны с системой автоподачи сшивающего агента, что позволяет создавать сфокусированную струю аэрозоля из сшивающего агента в области печати.