Эта лекция про медицинские полимеры, которые производят с помощью бактерий, чтобы изготовленные из них имплантаты восстанавливали ткани нашего тела. В современной медицине имплантируемые медицинские изделия или имплантаты широко применяются в хирургии и регенеративной медицине для лечения самых разнообразных тяжелых заболеваний: травм, ожогов, наследственных патологий, опухолевых, воспалительных и инфекционных заболеваний, повреждений сердечно-сосудистой, нервной системы и органов чувств. Благодаря большому разнообразию свойств, в т.ч. уникальных (биорассасываемость, гелеобразование, электро- и магнитоактивность) полимеры часто используются в качестве материалов для изготовления имплантатов.
Большинство медицинских полимеров производят путем химического синтеза, мы же расскажем о все еще нераскрытых перспективах биотехнологии для их производства. Мы приведем примеры как самых широко применяемых в клинике медицинских изделий: биорассасываемых винтов, раневых покрытий, кардиоваскулярных стентов-скаффолдов, шовных нитей, кондуитов для роста нервов, дермальных филлеров, так и новых вшиваемых в тело устройств, которые активно разрабатываются и внедряются в медицинскую практику: нейроинтерфейсов, биосенсоров, тканеинженерных матриксов – вплоть до искусственных органов. Наряду с традиционными технологиями массового производства, такими как литьевое формование, в лекции пойдет речь о развитии все более сложных технологий изготовления персонализированных имплантатов: аддитивных технологий, электроформовании, лазерной резки.
В последние годы в России активно развивается разработка и производство различных полимерных имплантатов. Но гораздо меньше внимания уделяется «проклятому вопросу» производства медицинских изделий – критической потребности в специализированных марках медицинских полимеров. Для этого используются не обычные технические полимеры, а дорогостоящие полимеры высокой степени очистки и с заданными в узких пределах свойствами – специальные медицинские марки полимеров, производством которых занимаются очень небольшое число компаний, в основном из США и стран Европы.
В России эта проблема стоит особенно остро в связи с практическим отсутствием производства отечественных марок полимерных материалов для производства имплантатов. Здесь мы попробуем разобраться, каким образом эти компании накопили такие уникальные производственные компетенции, почему в этой сфере так сильно затруднен обратный инжиниринг, а также по каким причинам закупка марок медицинских полимеров китайского и индийского производства далеко не всегда могут решить эти проблемы. Опираясь на опыт исследований и разработок в научной группе «Медицинские биополимеры» кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ и демонстрируя образцы наших бактерий, полимеров и имплантатов мы расскажем о том, как «воспитываем» биосинтезирующие бактерии, как биосинтез позволяет программировать свойства полимеров практически с «нуля», как вокруг разработки и исследований медицинских полимеров формируется разветвленная междисциплинарная сеть от молекулярной динамики до иммуногистохимии, какую критически важную роль играет контроль качества ключевых свойств полимеров на каждом уровне – от молекулярного до тканевого, что такое биосовместимость применительно к полимерам, можно ли управлять биоразложением имплантатов, как необычные свойства полимеров, например, пьезоэлектрические, позволяют разрабатывать внешнеуправляемые скаффолды для регенерации тканей, как способность полимеров к взаимодействию с лекарствами позволяет изготавливать имплантаты, доставляющие лекарства в ткани, и другие удивительные возможности полимерной биоинженерии, благодаря чему наша работа единственная из биомедицинской сферы вошла в топ-100 «Сильные идеи для нового времени».