«Мы можем сделать всё что угодно»: как чешские химики совершенствуют материалы для умной медицины
В Чехии до 8 ноября 2026 года проходит 6-й ежегодный фестиваль «Неделя Академии наук» (Týden Akademie věd ČR). Это масштабное событие охватывает всю страну, объединяя самые разные научные дисциплины – от передовых технологий до гуманитарных направлений.
Для гостей подготовлены увлекательные лекции, интерактивные воркшопы, познавательные выставки, кинопоказы и уникальные экскурсии в действующие лаборатории. Одним из ключевых мест посещения стал пражский Институт макромолекулярной химии, где ученые работают над улучшением медицинских полимеров. Ведь без них современное здравоохранение было бы совершенно иным: не существовало бы облегченного гипса, искусственных сосудов и суставов, пациентам до сих пор приходилось бы вручную снимать швы, а врачи не имели бы под рукой гидрогелей, облегчающих лечение ран и ожогов. Все эти жизненно важные технологии берут свое начало именно здесь – в химии полимеров.
«На первый взгляд – самая обычная нить. Однако ее можно использовать для так называемых внутренних швов, когда хирургам нужно зашить что-то внутри тела. Она сделана из полимера, который называется полилактид. Эта нить держится в организме примерно два-три месяца, после чего сама рассасывается, и хирургу больше не нужно её удалять», – рассказывает Яна Дворжакова из отдела биоматериалов Института макромолекулярной химии.
Существуют и совершенно иные материалы, которые в человеческом теле должны, наоборот, выдержать как можно дольше.
– Да, например, у нас здесь есть суставная впадина, которая используется при тотальном эндопротезировании. У этого сустава есть полностью металлический штифт, а вот сама суставная впадина сделана из полиэтилена. Люди знают его по обычным пластиковым пакетам, но здесь молекулы невероятно длинные, что обеспечивает огромную механическую прочность. Сустав встает в эту полиэтиленовую впадину. При этом из неё не должны выделяться никакие микрочастицы полимера, так как они могли бы вызвать воспаление в суставе.
Всё это стало возможным именно благодаря полимерам. Они представляют собой цепочку из углерода и водорода, к которой в зависимости от требуемых свойств присоединяются другие элементы.
Сколько существует полимеров, которые можно использовать в медицинских целях?
«Мы выбираем их в зависимости от свойств и сферы применения. В принципе, мы можем придумать и сделать всё что угодно – вопрос лишь во времени, сложности и в том, что именно нам действительно необходимо. Если нужна какая-то контролируемая биодеградация, мы ищем способ её реализовать: добавляем связующее звено или меняем саму структуру полимера», – говорит сотрудник института Анна Голунова.
Именно здесь, в Институте макромолекулярной химии Академии наук, три четверти века назад был изобретен гидрогель – материал для контактных линз, который сегодня применяется, например, и при заживлении ран. А теперь здесь разработали вещество, способное восстанавливать хрящевую ткань.
«У меня здесь раствор полимеров природного происхождения. Это желатин, который слушатели могут знать по обычной кухне. Мы вводим туда определенные функциональные группы, которые затем служат нам для создания стабильного гидрогеля. Разделю этот раствор пополам. Это можно представить себе как своего рода двухкомпонентный клей. У меня есть специальный держатель, в который я вставляю оба шприца. И игла, с помощью которой состав затем вводился бы потенциальному пациенту», – говорит Яна Дворжакова, добавляя в каждую пробирку разные вещества, а в одну из них еще и вместе с клетками, после чего набирает шприцем небольшое количество смеси из обеих емкостей.
Далее раствором заполняется специальная формочка, имитирующая коленный сустав.
«Сейчас мы заполнили формочку этим раствором, и если немного подождать, он должен застыть и превратиться в прочный гидрогель. Обычно это занимает около 10 секунд. Раствор способен заполнить то пространство, где, например, не хватает кусочка ткани – той же хрящевой. Со временем наш гидрогель должен постепенно разрушиться, а клетки – создать собственное межклеточное вещество», – описывает процесс Яна Дворжакова из отдела биоматериалов Института макромолекулярной химии.
Из этого же материала на 3D-биопринтере можно даже создать новый хрящ. Сейчас специалисты ищут партнеров для проведения клинических исследований.
