Ученые Томского политехнического университета в лабораторных условиях получили биоразлагаемый материал — полимер, из которого можно изготавливать отечественные изделия медицинского назначения: имплантаты, хирургические нити, эндопротезы, матриксы, стенты. В качестве сырья для синтеза материала выступает молочная кислота.
Коллектив кафедры технологии органических веществ и полимерных материалов университета смог получить биоразлагаемый полимер из концентрированной молочной кислоты. Она содержится в крахмалсодержащих и глюкозосодержащих растениях. Таким образом, база сырья для производства этих полимеров полностью возобновляема.
«Раствор молочной кислоты мы концентрируем и далее из него получаем лактид. Дальнейшая очистка лактида и его полимеризация позволяет синтезировать материал очень высокого качества.
Это довольно длительный и дорогой процесс: в 2-2,5 раза дороже, чем получение обычных полимеров. В России, да и в мире, мало кто этим занимается в промышленных условиях, хотя потребность в полимерах велика»,
— поясняет доцент кафедры технологии органических веществ и полимерных материалов Виктор Новиков.
Главное свойство полученного политехниками материала — это его способность участвовать в метаболизме человека, что позволяет широко использовать его при изготовлении различных медицинских изделий для хирургических операций, восстановления костей, выращивания тканей и органов на матрице из биоразлагаемого полимера. В сочетании с технологиями 3D-печати использование полимеров, полученных политехниками, позволит создавать индивидуальные эндопротезы, идеально подходящие пациенту по своим характеристикам. В организме человека этот материал не вызывает отторжения и вторичных реакций, что значительно снижает риск возникновения осложнений при лечении.
«Также наши полимеры могут использоваться для изготовления биоразлагаемой упаковки, которая должна разрушаться в природных условиях в течение полугода.
Она разлагается на воду, углекислый газ и органические остатки (гумус), который можно дальше использовать для сельскохозяйственных нужд как удобрение», — добавляет Юлия Пахорукова, аспирантка Института природных ресурсов, одна из разработчиков технологии.
Вся технологическая цепочка уже проверена политехниками в лабораторных условиях, проект готов к внедрению. Команда кафедры надеется применить свою разработку в производстве медицинских изделий. Сейчас ученые работают над дальнейшим улучшением полимера: стараются ускорить процесс получения материала, сократить производственную цепочку, уменьшить количество отходов.
«Хотелось бы улучшить разработку, главным образом увеличить молекулярную массу полилактида. Дело в том, что при производстве изделий из полимера, на него оказывают очень жесткое воздействие. Увеличение длины молекулярной цепочки позволит обеспечить материалу надежную «страховку», чтобы он смог выдерживать большие нагрузки, так он станет более качественным», — добавляет Виктор Новиков.
Всего над этой разработкой команда кафедры трудится уже пятый год. Сейчас в работе принимают участие два преподавателя, пять аспирантов, более 20 студентов и даже один ученик Лицея при ТПУ. Кроме того, политехники сотрудничают с медицинскими учреждениями в Кургане, Кемерове и Томске.