Регистрация / Вход
Прислать материал

Лазерная нанокомпозитная сварка биологических тканей и органов человеческого организма

Докладчик: Подгаецкий Виталий Маркович

Должность: Профессор кафедры биомедицинских систем

Цель проекта:
1 Восстановление жизненных функций организма человека путем замены патологически измененных биотканей, при сохранении и обеспечении их функционирования. 2.1 Поиск технологий восстановления биотканей путем их лазерной наносварки. 2.2 Разработка нового типа малогабаритного аппарата для лазерной наносварки биотканей.

Основные планируемые результаты проекта:
1.1 Усовершенствование технологии изготовления и применения нанокомпозитных биоприпоев путем выбора их компонентов, влияющего на прочность сварных швов биотканей.
1.2 Выбор и оптимизация характеристик источника лазерного излучения и состава наноприпоев.
1.3 Разработка лазерного метода самосборки объемных наноуглеродных каркасов для самоорганизации на них клеточного материала.
1.4 Создание новых искусственных углеродных наноматериалов, способствующих росту клеточных структур биотканей.
2.1 Макет аппарата для лазерной сварки биотканей:
- длина волны лазерного излучения: 790-820/940-980 нм;
- максимальная мощность: 5-15 Вт;
- контроль и поддержание температуры лазерного шва: 20-90 °C (± 0,1 °C).
2.2 Экспериментальный образец наноприпоя:
- концентрация углеродных нанотрубок:0,5-3 г/л;
- плотность: 1000-1200 кг/м3;
- кинематическая вязкость: 1-10 мм2/с;
- твердость: 150-300 МПа;
- прочность на разрыв сварных швов: 0,5-8 МПа.
3 Научные и технологические решения основаны на авторских разработках. Методики и решений задач при выполнении ПНИ будут иметь уровень существенной новизны, составляя содержание планируемых заявок на патентование.
4 Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющих мировой уровень. которые ведутся в США и Израиле, указывает на оригинальность и патентоспособность предполагаемых результатов ПНИ.
5.1 Cоздание нового типа аппарата для лазерной сварки биотканей с использованием наноприпоя, обеспечивающего надежное соединение восстанавливаемой биоткани, при адгезии краев раны и регенерации клеточных структур.
5.2 Термостабильность наноприпоя, допускающая длительный нагрев лазерным излучением, способствуя инактивации вирусов гепатита и ВИЧ.
5.3 Связывающие свойства наноприпоя, способствующая уменьшению воспаления и устранению образование тромба на свариваемом участке тканей.
5.4 Коммерческая доступность аппаратов для лазерной наносварки и наноприпоя для медицинских учреждений РФ.
5.5 Основной риск, препятствующий успешному выполнению ПНИ, связан с возможными изменениями в законодательной базе, регламентирующей процедуру регистрации медицинских изделий.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.1 Потребителем планируемых результатов ПНИ в первую очередь будет индустриальный партнер - ОАО «Зеленоградский инновационно-технологический центр» (ОАО «ЗИТЦ»). У организации-исполнителя ПНИ - Национального исследовательского университета "МИЭТ" и ОАО «ЗИТЦ» уже имеется опыт сотрудничества такого рода. За последние 5 лет сотрудниками кафедры биомедицинских систем МИЭТ были разработаны медицинские системы дефибрилляции сердечных ритмов, гемодиализа и гемодиафильтрации крови, а также носимый аппарат вспомогательного кровообращения левого желудочка сердца человека с имплантируемым насосом крови.
1.2 Основными областями науки и техники, в которой могут быть актуальны планируемые результаты ПНИ, являются восстановительная медицина и пластическая хирургия, а также перинатальная медицина. К отраслям промышленности и социальной сферы, в которых могут они использоваться или планируемая на их основе инновационная продукция, могут быть отнесены такие хирургические и трансплантационные центры, как НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, ФНЦ трансплантологии и искусственных органов им. академика В.И. Шумакова, АНО «НИИ микрохирургии», ФГБУ "ВНИИИМТ" Росздравнадзора, Новосибирский НИИ патологии кровообращения им. академика Е.Н. Мешалкина и др.
2 Практическое внедрение планируемых результатов будет включать получение охранных документов на изобретения, публикации основных результатов ПНИ в высокорейтинговых журналах, участие во Всероссийских и Международных мероприятиях (семинары, конференции, выставки и т.д.) для освещения и популяризации промежуточных и окончательных результатов ПНИ.
3.1 Влияние планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений, разработку новых технических решений, изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сфере может происходить путем проведения клинических испытаний аппарата для лазерной сварки биологических тканей и композитных наноприпоев совместно с медицинскими партнерами. Предварительные договоренности существуют с НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского и ФГБУ "ВНИИИМТ" Росздравнадзора.
3.2 Влияние планируемых результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечение развития материально-технической и информационной инфраструктуры будет происходить путем участия в Международных конференциях публикации результатов ПНИ в ведущих научных изданиях. В МИЭТ существует отдел инновационного развития, который разрабатывает стратегию инновационной деятельности и координирует взаимодействие участников инновационной структуры. Отдел разрабатывает также комплексную стратегию сбыта и доведения продукта от разработчика к потребителю. Индустриальный партнер ОАО «ЗИТЦ» обладает современной инфраструктурой, главной целью которой является формирование достаточных условий для обеспечения полноценного процесса создания конкурентоспособной наукоёмкой и высокотехнологичной научно-технической продукции посредством предоставления современных научно-производственных площадей и доступа к исследовательскому, проектному, технологическому оборудованию и новейшим технологиям. В ОАО «ЗИТЦ» имеется отдел коммерциализации и трансфера технологий, который систематизирует информацию о перспективных инновационных разработках МИЭТ и наукоемких компаний Зеленограда, способствует их передаче в реальный сектор экономики.

Текущие результаты проекта:
1 Выбор и обоснование оптимального варианта направления исследований.
2 План проведения теоретических и экспериментальных исследований.
3 Аналитический обзор научных и информационных источников.
4 Отчёт о патентных исследованиях.
5 Теоретическое описание взаимодействия лазерного излучения с биотканями.
6 Результаты поиска новых искусственных углеродных наноматериалов, способствующих росту клеточных структур.
7 Обоснование построения малогабаритного аппарата для лазерной сварки биотканей.
8 Выбор и обоснование оптимального варианта состава нанокомпозитного припоя
9 Технология изготовления и применения нанокомпозиционных биоприпоев.