Автор: Шевченко В. Я., Саркисов П. Д.

Кирпич, облицовочная плитка, сантехника и посуда, высокохудожественная продукция из фарфора и фаянса, терракота и майолика, пьезо- и сегнетоэлектрики - вот далеко не полный перечень востребованности керамики. Но есть и еще одна сфера ее применения - медицина. Каждый из нас наверняка слышал об использовании этого удивительного материала в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, ортопедии, тем не менее лишь немногие знают, что чужеродный предмет в человеческом организме может стать для него "родным". О том, как появились биосовместимые материалы, какую пользу они приносят людям, наш обозреватель А. К. Мальцев беседует с директором Института химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН академиком В.Я. Шевченко и ректором Российского химико- технологического университета им. Д. И. Менделеева академиком П. Д. Саркисовым.

- Первые шаги к широкому применению в медицине биосовместимых материалов у нас и за рубежом были сделаны сравнительно недавно. А как все начиналось?

В.Я. Шевченко: С середины 70-х годов XX в. в экономически развитых странах начали поиск материалов, использование которых должно было привести к кардинальному изменению уровня развития стоматологии и хирургии. Основу этого процесса составил гидроксиапатит кальция Са ₁₀ (РО ₄ ) ₆ (ОН) ₂ . Являясь структурным аналогом минеральной компоненты костной ткани, он имеет тот же химический состав и биологически совместим с ней, более того, может стимулировать регенерацию поврежденных костей, не доводя дело до их воспаления или отторжения.

За рубежом выделяют значительные средства на разработку таких материалов на основе фосфатов кальция, однако же их стоимость очень высокая. Например, цена 1 г гидроксиапатита колеблется от 10 до 100 долл. США в зависимости от качества продукта. В нашей стране аналогичные исследования долго не подкреплялись государственным финанси-

стр. 36

рованием, имели инициативный характер, велись разрозненно, что отрицательно сказывалось на сроках получения результатов. Возникла опасность отставания в столь необходимых для медицины разработках, а их с нетерпением ждали для быстрейшей реабилитации инвалидов, совершенствования методов лечения костной патологии, качественного улучшения стоматологической и хирургической помощи.

- И какие решения были найдены?

П.Д. Саркисов: Положение стало меняться в конце 80-х - начале 90-х годов XX в. Тогда у нас были инициированы серьезные изыскания по совершенствованию технологии производства гидроксиапатита кальция и применению его в медицине. Успех был предопределен имевшимся значительным научно-техническим заделом, а также наличием высококвалифицированных специалистов в академических Институтах общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова и физико-химических проблем керамических материалов, а также в Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева и др. Однако для достижения конечной цели - разработки и выпуска готовых биосовместимых материалов - необходимо было сконцентрировать интеллектуальные и финансовые ресурсы. С этой целью создали научно-производственную структуру - ЗАО "Полистом", которая объединила ученых и специалистов различных специальностей - химиков, физиков, фармацевтов, физиологов, технологов, медиков, и в результате достигла значительных успехов.

При этом за сравнительно короткий срок были разработаны основы промышленного синтеза гидроксиапатита и других биосовместимых фосфатов кальция, а также многокомпонентных (композиционных) продуктов, осуществлены комплексные биохимические и медико- биологические исследования всех разработанных материалов и налажено их промышленное производство. К решению проблемы привлекли специалистов многих институтов и клиник, среди которых, кроме уже названных, Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова, Московский государственный медицинский стоматологический университет, ЦНИИ стоматологии и др. В итоге полученные материалы удостоены высшей оценки за качество, их стали широко внедрять в клини-

стр. 37

ческую практику. Юридические права на новые методики мы защитили множеством авторских свидетельств на изобретения и патентами. К сказанному следует добавить: наши ноу-хау отличаются от зарубежных аналогов сравнительной простотой, дешевизной.

- Кстати, а какова стоимость российского гидроксиапатита кальция?

В.Я. Шевченко: Не очень высокая: 1 г порошка (фирменное название "Гидроксиапол"), выпускаемого ЗАО "Полистом", стоит примерно 1 долл. США. Как видите, цены несопоставимые.

- Что еще сделано у нас в стране в этом направлении?

В.Я. Шевченко: В фундаментальных и прикладных исследованиях мы получили результаты мирового уровня. Приведу несколько примеров. Взять, скажем, процессы изоморфного замещения, играющие важнейшую роль в жизнедеятельности костной ткани. Так вот, под руководством доктора химических наук В. П. Орловского в Институте общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН создана структурно-термохимическая модель. С ее помощью изучена энергетика изоморфного замещения гидроксила (ОН) на галогены в кальциевых каналах структуры гидроксиапатита. Это позволило сформулировать гипотезу биологического процесса, происходящего в костной ткани человека с синергетическим (совместным) участием ионов гидроксила, фтора и карбонат-ионов.

Другая важнейшая проблема - познание природы взаимодействия между минеральной (гидроксиапатит) и органической (коллаген, полисахариды) составляющими костной ткани, поскольку она представляет собой композиционный материал сложной структуры перечисленных компонентов. В этой связи такие препараты, как Колапол, Гапкол, Пародонкол, - значительный шаг в сфере регенерации костей.

В организме человека есть кортикальная (высокоплотная) и губчатая (высокопористая) костные ткани. Наши специалисты предложили технологию производства плотной и пористой керамики на базе гидроксиапатита, предназначенной для имплантации соответственно в кортикальную и губчатую кость. Группой ученых под руководством доктора технических наук С.М. Баринова разработана оригинальная методика изготовления керамики с субмикропорами и порами размером в несколько сотен микрометров. Первые необходимы для улучшения адсорбции протеинов крови, предшествующей адгезии и размножению остеогенных (костеобразующих) клеток, а вторые являются каналами для "биологических потоков", необходимых для сращивания имплантанта с живой костной тканью.

Вариант керамических изделий - созданные у нас высокопористые гранулы. Их можно использовать для локализованной и пролонгированной доставки лекарственных препаратов непосредственно в орган, подвергаемый терапевтическому воздействию. Данный способ применения лекарств имеет важные преимущества по сравнению с пероральным или внутривенным, особенно, если нарушены потоки крови в результате травмы кровеносных сосудов.

П.Д. Саркисов: Важный класс биоактивных изделий - стекла и стеклокристаллические материалы (ситаллы), содержащие фосфаты кальция. Выполненные в нашем университете исследования выявили принципы управления биоактивностью этих материалов, установлена роль их структуры, химических свойств и поверхностных явлений в процессах биоинтеграции с живыми тканями. Созданные у нас плотные и пористые ситаллы, в том числе с дифференцированной пористостью (внешней и внутренней) и регулируемой способностью к резорбции (рассасыванию) в организме используются как в монолитном виде, так и в качестве покрытия титановых имплантантов. При этом металл несет механическую нагрузку основы, а покрытие обеспечивает биосовместимость всей конструкции. Не так давно появились и стеклокристаллические наполнители для стоматологических пломбировочных материалов.

- Сегодня при лечении некоторых заболеваний большим спросом пользуются

стр. 38

композиционные материалы. Чем это вызвано?

П.Д. Саркисов: Прежде всего тем, что они созданы на основе гидроксиапатита с коллагеном. Последний выполняет активную связующую роль, позволяет изготавливать изделия в форме пористых пластин, губок, пленок, мембран и гранул. Их свойства варьируют в широких пределах. Скажем, губки с содержанием гидроксиапатита до 25% используют для остановки кровотечений даже у больных гемофилией. Изделия с более высоким насыщением гидроксиапатитом применяют в травматологии и стоматологии в качестве остеопластического композита для стимуляции образования костной ткани при ее дефектах.

Для лечения инфицированных костных ран появились материалы, в состав которых входят антибактериальные препараты - линкомицин и метронидазол, или их комбинация. Постепенно высвобождаясь при резорбции, они подавляют микробную активность, одновременно ускоряют процессы регенерации костной ткани. В стоматологии используют специальные мембраны "Пародонкол" при лечении пародонтоза. Ассортимент предложенных сегодня композиционных материалов включает 18 наименований.

В.Я. Шевченко: Еще раз подчеркну: все перечисленные разработки - результат огромного труда наших ученых, в частности члена-корреспондента РАМП В.К. Леонтьева. На основании глубокого биохимического анализа слюны, зубной и костной тканей он впервые объяснил процессы их регенерации и минерализации, вскрыл важную роль гидроксиапатита в жизнедеятельности организма человека. Важный вклад в рождение этого химического соединения внес В.П. Орловский. Доктор фармацевтических наук Л. П. Истранов и кандидат технических наук С. Г. Курдюмов предложили концепцию разработки композиционных материалов на основе фосфатов кальция и коллагена, а доктор медицинских наук А.И. Воложинин изучил их взаимодействие с клетками и тканями организма. Они возглавили крупные коллективы, каждый из которых выполнял работы приоритетного, мирового уровня. И все же самое главное состоит в том, что благодаря совместному труду исследователей и производственников реальностью стали порошки, гранулы, губчатые и композиционные материалы, не только не уступающие, но зачастую и превосходящие зарубежные аналоги. Применение их позволяет успешно производить десятки тысяч операций в год более чем в 150 городах России.

Постоянный адрес данной публикации: