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 (антибиотиков, анестетиков).
«В отличие от существующих мировых аналогов разработанное устройство является полностью автономным 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».
Корпус и детали напечатаны в НИТУ МИСИС c помощью FDM и SLA технологий 3D-печати. Себестоимость изготовленного образца — 40 тысяч рублей. 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 заменена на более простую и функциональную (не требуется, например, микрофлюидный чип или высоковольтный преобразователь для получения волокон). Впервые применена конструкция на основе ультразвуковой мембраны с системой автоподачи сшивающего агента, что позволяет создавать сфокусированную струю аэрозоля из сшивающего агента в области печати.
«Область биомедицинской инженерии для Университета МИСИС — одна из самых новых и перспективных. Созданный на базе НОЦ „БиоИнж“ консорциум, в который вошли ведущие университеты, научно-исследовательские центры, инновационные предприятия и стартапы, ставит перед собой амбициозную цель — сформировать национальную отрасль биомедицинских материалов, — отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова. — Ученые центра работают над линейкой межпозвоночных кейджей для спинальной хирургии, нейропротезами для лечения поврежденной нервной ткани и др. Одна из последних разработок — „тканевой пистолет“, позволяющий оперативно оказывать первую помощь людям, оказавшимся в чрезвычайной ситуации. Исследования ведутся, в том числе в рамках Передовой инженерной школы „Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии“ НИТУ МИСИС».
Ученые уже провели серию исследований in vivo на базе НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина. Результаты показали, что при использовании двухкомпонентного гидрогеля наблюдалось более быстрое заживление ожоговой раны в экспериментах на лабораторных мышах. Сейчас проводится изучение тканей после заживления.
