Хэдэн өдрийн өмнө би нэг найзтайгаа цай уунгаа ярилцаж байтал тэр тоглоом шоглоомоор “Та нарын байнга судалж байгаа хөнгөнцагаан исэл нь зүгээр л керамик аяга, зүлгүүрийн түүхий эд биш гэж үү?” гэж хэлсэн. Энэ нь намайг хэлэх үггүй болгосон. Үнэндээ энгийн хүмүүсийн нүдээр бол,хөнгөнцагааны нунтагзүгээр л үйлдвэрлэлийн материал боловч бидний биоанагаахын инженерчлэлийн хүрээнд энэ нь далд "олон ажлыг гүйцэтгэдэг" зүйл юм. Өнөөдөр энэхүү энгийн мэт цагаан нунтаг амьдралын шинжлэх ухааны салбарт хэрхэн чимээгүйхэн нэвтэрсэн талаар ярилцъя.
I. Ортопедийн эмнэлгээс эхлэн
Намайг хамгийн их гайхшруулсан зүйл бол өнгөрсөн жил оролцсон ортопедийн бага хурал байв. Нэгэн хөгшин профессор хөнгөнцагаан керамик хиймэл үе солих мэс заслын арван таван жилийн дараах судалгааны мэдээллийг танилцуулсан бөгөөд амьд үлдэх түвшин 95%-иас давсан нь оролцсон бүх залуу эмч нарыг гайхшруулсан. Яагаад хөнгөнцагааныг сонгох ёстой гэж? Үүний цаана маш их шинжлэх ухаан бий. Нэгдүгээрт, түүний хатуулаг хангалттай өндөр бөгөөд элэгдэлд тэсвэртэй байдал нь уламжлалт металл материалаас хамаагүй хүчтэй. Бидний хүний үе мөч өдөр бүр мянга мянган үрэлтийг тэсвэрлэдэг. Уламжлалт металл дээр хуванцар хиймэл эрхтэн нь цаг хугацааны явцад элэгдлийн хог хаягдал үүсгэж, үрэвсэл, ясны шимэгдэлтийг үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч хөнгөнцагаан керамикийн элэгдлийн түвшин нь уламжлалт материалын элэгдлийн ердөө нэг хувьтай тэнцүү бөгөөд энэ нь клиник практикт хувьсгалт үзүүлэлт юм.
Түүний био нийцтэй байдал бүр ч илүү сайн. Манай лаборатори эсийн өсгөвөрийн туршилт хийж, остеобластууд зарим металл гадаргуутай харьцуулахад хөнгөнцагааны ислийн гадаргуу дээр илүү сайн наалдаж, үрждэг болохыг тогтоожээ. Энэ нь клиникийн хувьд хөнгөнцагааны ислийн протез ястай онцгой хүчтэй холбогддог шалтгааныг тайлбарладаг. Гэсэн хэдий ч зөвхөн ямар ч биш гэдгийг тэмдэглэх нь чухал юм.хөнгөнцагааны нунтагашиглаж болно. Эмнэлгийн зэрэглэлийн хөнгөнцагааны исэл нь 99.9%-иас дээш цэвэршилт шаарддаг бөгөөд талст ширхэгийн хэмжээг микроны түвшинд хянадаг бөгөөд тусгай шатаах процесст хамрагдах ёстой. Энэ нь хоол хийхтэй адил юм - ердийн давс болон далайн давс хоёулаа хоолыг амталж чаддаг ч өндөр зэрэглэлийн ресторанууд тодорхой гарал үүслийн давсыг сонгодог.
II. Шүдний эмчилгээний “Үл үзэгдэх хамгаалагч”
Хэрэв та орчин үеийн шүдний эмнэлэгт хандсан бол хөнгөн цагаан исэлтэй аль хэдийн таарсан байх. Алдартай бүх керамик титэмүүдийн ихэнх нь хөнгөн цагааны керамик нунтагаар хийгдсэн байдаг. Уламжлалт металл-керамик титэм нь хоёр асуудалтай байдаг: нэгдүгээрт, металл нь гоо зүйд нөлөөлдөг бөгөөд буйлны шугам цэнхэр өнгөтэй болдог; хоёрдугаарт, зарим хүмүүс металлд харшилтай байдаг. Хөнгөн цагааны бүх керамик титэм нь эдгээр асуудлыг шийддэг. Түүний тунгалаг чанар нь байгалийн шүдтэй маш төстэй бөгөөд үүнээс үүдэлтэй нөхөн сэргээлт нь маш байгалийн тул шүдний эмч нар хүртэл ялгааг нь мэдэхийн тулд анхааралтай харах хэрэгтэй болдог. Миний мэдэх ахлах шүдний техникч маш тохиромжтой зүйрлэл хэлсэн: "Хөнгөн цагааны керамик нунтаг нь зуурмаг шиг - энэ нь маш уян хатан бөгөөд янз бүрийн хэлбэртэй болгож болно; гэхдээ хайлсны дараа энэ нь чулуу шиг хатуу болж, хушга хагалах хангалттай хүчтэй болдог (гэхдээ бид үүнийг хийхийг зөвлөдөггүй)." Сүүлийн жилүүдэд бүр ч алдартай болсон 3D хэвлэсэн хөнгөн цагааны титэм. Дижитал сканнердах болон дизайны тусламжтайгаар тэдгээрийг хөнгөн цагааны ислийн зутан ашиглан шууд хэвлэж, хэдэн арван микрометрийн нарийвчлалтай болгодог. Өвчтөнүүд өглөө ирээд орой бүрээстэйгээ гарч болно - арван жилийн өмнө төсөөлөхийн аргагүй зүйл.
III. Эмийн хүргэлтийн систем дэх “нарийн навигаци”
Энэ салбарын судалгаа нь онцгой сонирхолтой юм. Хөнгөн цагааны ислийн нунтаг нь гадаргуу дээрээ олон идэвхтэй цэгтэй тул эмийн молекулуудыг соронз шиг шингээж аваад дараа нь аажмаар суллаж чаддаг. Манай баг хорт хавдрын эсрэг эмээр дүүргэсэн сүвэрхэг хөнгөн цагааны бичил бөмбөрцөг ашиглан туршилт хийсэн. Хавдрын хэсэгт эмийн концентраци нь уламжлалт эм хүргэх аргуудаас 3-5 дахин их байсан бол системийн гаж нөлөө мэдэгдэхүйц буурсан. Зарчмыг ойлгоход хэцүү биш: хийх замаархөнгөнцагааны нунтагr-ийг нано эсвэл микро хэмжээтэй хэсгүүд болгон хувиргаж, гадаргууг нь өөрчилснөөр үүнийг молекулуудыг чиглүүлэхтэй холбож болно, жишээлбэл, эмийг гэмтэл рүү шууд очих "GPS навигацийн" системийг өгөх гэх мэт. Түүнээс гадна, хөнгөнцагаан исэл нь эцэстээ биед хөнгөнцагаан ион болж задардаг бөгөөд энэ нь бие махбодид хэвийн тунгаар метаболизмд орж, удаан хугацаанд хуримтлагдахгүй. Элэгний хорт хавдрын зорилтот эмчилгээг судалдаг нэгэн хамт ажиллагч маань химийн эмчилгээний эм хүргэхийн тулд хөнгөнцагаан ислийн нано хэсгүүдийг ашигласан нь хулганы загварт хавдрын дарангуйлах түвшинг 40%-иар нэмэгдүүлсэн гэж надад хэлсэн. "Гол нь хэсгүүдийн хэмжээг хянах явдал юм; 100-200 нанометр нь хамгийн тохиромжтой - хэт жижиг бөгөөд бөөрөөр амархан арилдаг, хэт том бөгөөд хавдрын эдэд нэвтэрч чадахгүй." Энэ төрлийн нарийн ширийн зүйл бол судалгааны мөн чанар юм.
IV. Биосенсор дахь “Мэдрэмтгий датчикууд”
Хөнгөнцагааны исэл нь өвчний эрт оношлогоонд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Түүний гадаргууг эсрэгбие, фермент, ДНХ-ийн зонд зэрэг янз бүрийн биомолекулуудаар хялбархан өөрчилж, өндөр мэдрэмтгий биосенсор үүсгэдэг. Жишээлбэл, зарим цусны глюкозын хэмжигч одоо хөнгөнцагааны исэлд суурилсан мэдрэгч чипийг ашиглаж байна. Цусан дахь глюкоз нь чип дээрх ферментүүдтэй урвалд орж цахилгаан дохио үүсгэдэг бөгөөд хөнгөнцагааны исэл давхарга нь энэ дохиог олшруулж, илрүүлэлтийг илүү нарийвчлалтай болгодог. Уламжлалт туршилтын туузны аргууд нь 15%-ийн алдааны түвшинтэй байж болох бол хөнгөнцагааны исэл мэдрэгч нь алдааг 5%-ийн дотор байлгаж чаддаг бөгөөд энэ нь чихрийн шижинтэй өвчтөнүүдийн хувьд мэдэгдэхүйц ялгаа юм. Хорт хавдрын биомаркерыг илрүүлдэг мэдрэгчүүд нь бүр ч дэвшилтэт юм. Өнгөрсөн жил *Biomaterials* сэтгүүлд гарсан нийтлэлд түрүү булчирхайн өвөрмөц эсрэгтөрөгчийг илрүүлэхийн тулд хөнгөнцагааны исэл нано утас массивыг ашиглах нь уламжлалт аргуудаас хоёр дахин өндөр мэдрэмж төрүүлдэг болохыг харуулсан бөгөөд энэ нь хорт хавдрын шинж тэмдгийг эрт үе шатанд илрүүлэх боломжтой гэсэн үг юм.
V. Эдийн инженерчлэл дэх “Штасны тулгуур”
Эдийн инженерчлэл нь биоанагаахын салбарт халуун сэдэв юм. Энгийнээр хэлбэл, энэ нь амьд эдийг in vitro нөхцөлд тариалж, дараа нь биед шилжүүлэн суулгахыг хамардаг. Хамгийн том бэрхшээлүүдийн нэг бол шатны материал бөгөөд энэ нь хортой гаж нөлөө үүсгэхгүйгээр эсүүдэд дэмжлэг үзүүлэх ёстой. Сүвэрхэг хөнгөн цагааны ислийн шат нь энд өөрийн гэсэн байр сууриа олсон. Үйл явцын нөхцлийг хянаснаар эсүүд ургахад яг тохирсон нүх сүвний хэмжээтэй, шим тэжээл чөлөөтэй урсах боломжийг олгодог 80%-иас дээш сүвэрхэг чанар бүхий хөнгөн цагааны хөвөн хэлбэртэй бүтэц бий болгох боломжтой. Манай лаборатори ясны эдийг тариалахын тулд хөнгөн цагааны ислийн шатыг ашиглахыг оролдсон бөгөөд үр дүн нь гэнэтийн сайн байсан. Остеобластууд зөвхөн сайн амьдраад зогсохгүй ясны матрицыг илүү их ялгаруулдаг. Шинжилгээгээр хөнгөн цагааны ислийн гадаргуугийн бага зэрэг барзгар байдал нь эсийн үйл ажиллагааны илэрхийлэлийг дэмжиж байгаа нь таатай гэнэтийн бэлэг байв.
VI. Бэрхшээлүүд ба хэтийн төлөвүүд
Мэдээж хэрэг, хэрэглээ ньхөнгөнцагаанАнагаах ухааны салбарт бэрхшээлгүй зүйл байхгүй. Нэгдүгээрт, өртгийн асуудал байна; эмнэлгийн зэрэглэлийн хөнгөн цагаан ислийг бэлтгэх үйл явц нь нарийн төвөгтэй тул үйлдвэрлэлийн зэрэглэлийн хөнгөн цагаанаас хэдэн арван дахин үнэтэй болгодог. Хоёрдугаарт, урт хугацааны аюулгүй байдлын мэдээлэл хуримтлагдсаар байна. Одоогийн хэтийн төлөв өөдрөг байгаа ч шинжлэх ухааны нарийн нягт нямбай байдал нь тасралтгүй хяналт шаарддаг. Үүнээс гадна, нано-хөнгөн цагаан ислийн биологийн нөлөөллийг цаашид гүнзгийрүүлэн судлах шаардлагатай байна. Наноматериалууд нь өвөрмөц шинж чанартай бөгөөд эдгээр нь ашигтай эсвэл хортой эсэх нь бат бөх туршилтын өгөгдлөөс хамаарна. Гэсэн хэдий ч хэтийн төлөв гэрэл гэгээтэй байна. Зарим багууд одоо ухаалаг хөнгөн цагаан ислийн материалыг судалж байна - жишээлбэл, зөвхөн тодорхой рН утгад эсвэл ферментийн нөлөөн дор эмийг ялгаруулдаг тээвэрлэгчид, эсвэл стрессийн өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлж өсөлтийн хүчин зүйлийг ялгаруулдаг ясны нөхөн сэргээх материалууд. Эдгээр чиглэлээр гарсан нээлтүүд нь эмчилгээний аргыг хувьсгал хийх болно.
Энэ бүхнийг сонссоны дараа найз маань “Энэ цагаан нунтагт ийм их зүйл байдаг гэж би хэзээ ч төсөөлж байгаагүй” гэж хэлэв. Үнэндээ шинжлэх ухааны гоо үзэсгэлэн нь ердийн зүйлд нуугддаг. Хөнгөн цагааны ислийн нунтаг үйлдвэрлэлийн цехүүдээс мэс заслын өрөө, лаборатори хүртэлх аялал нь салбар дундын судалгааны сэтгэл татам байдлыг төгс харуулж байна. Материал судлаачид, эмч нар, биологичид уламжлалт материалд шинэ амьдрал бэлэглэхийн тулд хамтран ажиллаж байна. Энэхүү салбар дундын хамтын ажиллагаа нь орчин үеийн анагаах ухааны дэвшлийг хөдөлгөгч хүч юм.
Тиймээс дараагийн удаа та харахдаахөнгөн цагааны исэл Бүтээгдэхүүний хувьд үүнийг анхаарч үзээрэй: энэ нь зүгээр л керамик аяга эсвэл нунтаглах дугуй биш байж болох юм; энэ нь хаа нэгтээ лаборатори эсвэл эмнэлэгт хүмүүсийн эрүүл мэнд, амьдралыг ямар нэгэн хэлбэрээр чимээгүйхэн сайжруулж байж болно. Анагаах ухааны дэвшил нь ихэвчлэн ийм байдлаар явагддаг: эрс нээлтүүдээр биш, харин хөнгөн цагааны исэл гэх мэт материалаар дамжуулан аажмаар шинэ хэрэглээг олж, практик асуудлуудыг чимээгүйхэн шийддэг. Бидний хийх ёстой зүйл бол сониуч зан, нээлттэй сэтгэлгээгээ хадгалж, ердийн зүйлээс ер бусын боломжуудыг нээх явдал юм.