Разработки атомной отрасли из фантастики становятся реальностью
Ядерные технологии выходят далеко за пределы электроэнергетической отрасли. В России новые разработки «Росатома» применяются, казалось бы, в самых неожиданных сферах и становятся настоящим чудом медицины, строительства и космической промышленности. Благодаря современным подходам к использованию атома создаются живые ткани для трансплантологии, инновационные материалы, выдерживающие колоссальные нагрузки, и такой критически важный для миллионов людей ресурс, как пресная вода. В перспективе, уверены ученые, список направлений применения атомных технологий продолжит расширяться.
Органы будут собирать по клеточкам
Сюжеты фантастических фильмов, в которых в инкубаторе выращиваются поврежденные ткани человека или даже отдельные органы, уже в обозримой перспективе могут стать реальностью. Ученые «Росатома» ведут разработку комплекса инновационных устройств для биофабрикации — формирования живых тканей из собственных клеток пациента, что позволяет избежать иммунного ответа от организма и способствует лучшей приживаемости.
Созданный учеными «Росатома» биофабрикатор уже сегодня позволяет с помощью ультразвукового акустического поля выращивать биосовместимые эквиваленты кровеносных сосудов длиной до 10 см из клеток пациента. Первая операция по установке такого эквивалента была проведена в начале года: искусственный сосуд, выращенный в биофабрикаторе, успешно имплантировали кролику в бедренную артерию. Последующие исследования подтвердили функциональность созданного сосудистого эквивалента.
Применение этой технологии в будущем поможет людям, страдающим от варикоза, тромбоза, ишемической болезни сердца и других сосудистых заболеваний. «На сегодняшний день потребность одних только сегментов сосудов достигает около 50 тыс. случаев в год, а про очереди в ожидании органов типа почки мы все знаем не понаслышке. Пациенты годами ждут своей очереди, мы хотим улучшить качество жизни людей, которые страдают и для которых это уже вопрос жизни и смерти» — говорит ведущий специалист научного института «Росатома» в Троицке в области аддитивных технологий и биоинжиниринга Егор Плахотнюк.
В ближайшие годы разработка ученых позволит «ремонтировать» и другие поврежденные ткани и органы. В будущем они планируют на основе биофабрикации трубчатых тканей перейти к более сложным железистым тканям.
«Росатом» ведет активное развитие и других медицинских и биотехнических компетенций, таких как генетика и биопечать. Среди уникальных разработок — имплантаты, создаваемые с помощью лазеров из металлического порошка. Чтобы повысить совместимость с тканями пациента, на всю поверхность изделий, которые уже имеют биоподобное ячеистое строение, наносят специальное остеотропное покрытие, эквивалентное минеральной составляющей костной ткани.
Использование перспективных технологий позволяет изготавливать готовые индивидуальные медицинские изделия за семь дней вместо двух месяцев, которые процесс занимает сейчас. Это может сократить процесс восстановления пациентов в два-три раза, поясняет Егор Плахотнюк. Он отмечает, что в госкорпорации прилагают все усилия для того, чтобы разрабатываемые технологические подходы могли быть внедрены в ближайшие 10–20 лет.
В свою очередь, руководитель группы реализации научных проектов АО «Росатом Наука» Владислав Парфенов подчеркивает, что «Росатом» сделал возможным перевод технологии, к которой долгие годы никто не мог подступиться, из разряда «научная фантастика» в услуги, условно входящие в ОМС. «Зарубежные партнеры и коллеги используют также бесскаффолдную биопечать тканей и небольших органов, другие печатают сосуды. Но наш технологический подход нацелен на фундаментальный, платформенный подход, который сможет создавать не только одну конкретную структуру организма, меняя лишь длину и ширину, а быть вне ограничивающих рамок при создании клеточных эквивалентов органов и тканей, необходимых пациентам уже сейчас» — подчеркивает он.
Найти и обезвредить
В 2024 году в России было выявлено более 630 тыс. случаев онкологических заболеваний. Одним из залогов успешного лечения злокачественных опухолей, как и других заболеваний, является их ранняя и точная диагностика. При этом само исследование, проводящийся с радиоактивными изотопами, должно причинять как можно меньше вреда организму. В этом врачам помогает уникальная разработка АО «НИФХИ им. Л. Я. Карпова» для медицинской сферы — генератор технеция-99m. Этот препарат — продукт распада материнского изотопа молибдена-99 и один из самых востребованных радиоактивных изотопов в диагностике. Он используется как самостоятельно, так и для приготовления радиофармацевтических препаратов с помощью специальных реагентов, так называемых холодных наборов. Такие препараты применяются для лучевой диагностики мозга, щитовидной железы, слюнных желез, а также рентгенологического обследования сердца, вен и артерий с контрастом. Особенность технеция в том, что он накапливается конкретно в опухоли, делая диагностику более точной и безопасной.
В то же время применение этого изотопа осложняет короткий период полураспада, что требует приготовления радиофармпрепаратов непосредственно в клинических лабораториях, где он впоследствии используется. Эту задачу позволяет решать генератор технеция.
Разработку таких приборов НИФХИ начал еще в 1980-е годы ХХ века, а первые опытные генераторы были поставлены в клиники в 1987–1988 годах. Массовые поставки по всей территории страны стартовали в конце 2017 года, и сейчас генераторы используются в 170 российских клиниках.
Как поясняет гендиректор АО «НИФХИ им. Л. Я. Карпова» Олег Кононов, появление генераторов сделало возможным проведение компьютерной томографии с использованием однофотонных радиофармпрепаратов. «До этого можно было попробовать идентифицировать опухоль при помощи контрастов и рентгена, но это совсем другая точность и эффективность, особенно при наличии метастаз. При обнаружении странных темных образований на фотопластинках следовало взять частичку на анализ для уточнения диагноза и надеяться на то, что на снимке выявлены все локализации опухоли в организме. Диагностика же с применением генераторов технеция позволяет убедиться, является ли опухоль единственной или она разбрелась по организму, а применение "холодных наборов" избирательно подсвечивает то или иное онкологическое заболевание. При этом очень важно, что такая диагностика является неинвазивной, то есть без хирургического вмешательства» — отмечает он.