В России начали исследования по разработке многофункционального гибридного биочипа

Ученые Томского политехнического университета при поддержке программы Приоритет 2030 разрабатывают фундаментальные принципы создания новых российских медицинских материалов и изделий.

Политехники предлагают, используя комплексный подход, разрабатывать уникальные метаинтерфейсы и микроустройства для имплантатов и живых систем.

Томский политех стал участником программы Минобрнауки РФ «Приоритет 2030». В программу развития вуза заложены три стратегические ставки, одна из которых — „Инженерия здоровья“. Она предполагает создание федерального референсного центра экспериментальных медицинских технологий, чтобы ускорить переход от идей и концепций к клинически апробированным продуктам.

В рамках распределения полученного финансирования в ТПУ прошел дополнительный конкурс на распределение специальной части гранта по программе «Приоритет 2030». Одним из победителей отбора фундаментальных научных исследований стал проект коллектива под руководством доцента Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга Сергея Твердохлебова „Разработка метаинтерфейсов и микроустройств для имплантатов и живых систем“.

Вместе с коллегами мы предлагаем свою концепцию «Платформа политехнических решений и продуктов для высокотехнологичной медицины (от диагностики до реабилитации)».

И в рамках этой концепции развиваем такое направление, интегрирующее в себя все современные разработки ТПУ в области «Инженерии здоровья», как многофункциональный гибридный биочип.

Эта идея полностью соответствует всем современным научным трендам. Во всем мире занимаются развитием этих технологий, в России к нему тоже есть огромный интерес, но прямых аналогов, насколько я знаю, нет»,

— рассказывает Сергей Твердохлебов.

Концепция многофункционального гибридного биочипа предполагает объединение всех уже существующих наработок политехников в одну систему: имплантатов, скаффолдов, биоактивных покрытий для имплантатов, средств адресной доставки препаратов, сенсоров для биомедицины. По оценкам ученых, разработать прототип многофункционального гибридного биочипа можно до 2030 года с бюджетом на исследования от 15 миллионов рублей в год. При этом для получения конечного продукта необходимо для начала определить фундаментальные принципы его создания и разработать отдельные составляющие.

«И наш проект, поддержанный „Приоритетом“, направлен на разработку метаинтерфейсов — это сложное, гибридное покрытие, способствующее интеграции имплантата, и микроустройств — в нашем проекте предполагается, что это будет особый материал с микрокамерами, содержащими в себе определенные препараты. По сути, мы хотим объединить 3D-имплантаты из титана или полимера с модифицированной поверхностью со средствами адресной доставки. Важно понимать, что это только часть исследования. Если коллеги нас поддержат, следующей стадией может стать разработка наносенсоров для контроля системы, а затем уже — объединение всех этих составных элементов в сложное изделие. Более того, рассчитываем, что к исследованию присоединятся партнеры Томского политеха по консорциуму „Инженерия здоровья“. Это, например, Томский национальный исследовательский медицинский центр, Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова, Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова», — поясняет ученый ТПУ.

В течение 2022 года коллектив, больше половины которого составляют молодые ученые (студенты и аспиранты), планирует разработать фундаментальные принципы функционирования микроустройств для адресной доставки лекарственных препаратов в живые системы, на основе данных принципов будут разработаны прототипы микроустройств, предназначенных для инкапсулирования в носители/имплантаты, и сами носители микроустройств. В результате проведенных работ будет создан прототип персонифицированного имплантата с использованием технологий метаинтерфейсов и микроустройств.

«Сейчас мы занимаемся изготовлением филамента — это специальный композитный материал, используемый для 3D-печати. Параллельно продолжаем разрабатывать и совершенствовать методы модификации поверхности филамента. Также важным вопросом является приобретение специального оборудования: принтера для печати полиэфирэфиркетоном — это биостабильный и биорезорбируемый полимер, по механическим свойствам приближающийся к титану. Либо разработка своего оборудования, на котором мы будем печатать 3D-конструкции, а затем модифицировать их в плазме магнетронного разряда. Эта фундаментальная часть, требующая экспериментов по подборке оптимальных режимов модифицирования поверхности, исследований физико-химических, контактных, электрофизических и биологических свойств», — добавляет Сергей Твердохлебов.

15.04.2022