материал неоскин что за материал

Искусственная кожа залатает раны

Искусственная кожа, или, как ее еще называют, живой эквивалент кожи, необходима в комплексном лечении людей с тяжелыми термическими травмами — она позволяет значительно сократить сроки восстановления кожного покрова, снизить частоту осложнений ожоговой болезни. Более 30 лет эта технология успешно применяется в ожоговых центрах США и Западной Европы, а в нашей стране инновационная разработка петербургских ученых до сих пор не получила широкого внедрения в клиническую практику…

Искусственная кожа является аналогом кожи человека по строению и частично по функциям. Для ее создания используются коллаген животного происхождения и клетки кожи человека. В начале восьмидесятых годов ХХ века, когда учеными США были созданы первые образцы искусственной кожи, коллаген выделяли из хвостов лабораторных крыс. Позже коллаген стали выделять из телячьих шкур. А вот клетки при получении этого продукта можно использовать как от самого пациента, так и чужие, донорские. Донорский материал используется для создания банков клеток кожи. При этом предварительно весь клеточный материал тестируется на отсутствие инфекций. В итоге в банки попадает только кожа здоровых людей.

В России за эти разработки взялись 20 лет назад — в Москве американскую технологию воспроизвели в Институте биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН, в Петербурге — в Институте цитологии РАН.

Для чего же нужен живой эквивалент кожи человека? Следует отметить, что термин «искусственная кожа» не очень корректный, уместнее применять обозначение «биологически активное раневое покрытие», так как это всего лишь временная «заплатка» для раны.

Временная, но очень эффективная: в комплексном лечении людей с тяжелыми термическими травмами она позволяет значительно сократить сроки восстановления кожного покрова, снизить частоту осложнений ожоговой болезни. Более 30 лет эта технология успешно применяется в ожоговых центрах США и Западной Европы, а в нашей стране до сих пор она так и не получила широкого внедрения в клиническую практику.

В мае 2011 года ученые петербургской биотехнологической компании «Транс-Технологии» Группы компаний Алкор Био получили патент на новый продукт, призванный ускорять заживление ран. Практически все разработчики — выпускники Санкт-Петербургского государственного университета: кафедры цитологии и гистологии, кафедры эмбриологии и кафедры микробиологии.

Свое изобретение ученые назвали «Биологически активное раневое покрытие».

О том, чем этот продукт отличается от своих предшественников и в чем его преимущество, беседа с научным сотрудником компании «Транс-Технологии» Евгением Кановым.

Евгений, сколько лет длилась разработка этого продукта?

Евгений Канов: История создания этого инновационного продукта началась в 2006 году, когда в компании «Транс-Технологии» приступили к разработке самой ранней версии раневого покрытия «Неоскин». Для получения продукта «Неоскин» было налажено выделение, очистка и культивирование клеток кожи человека. Кроме этого, было налажено производство коллагена из кожи теленка. В конце 2008 года «Неоскин» прошел клинические испытания и был готов к регистрации.

Клинические испытания «Неоскина» показали, что его использование в комплексном лечении людей с тяжелыми термическими травмами позволяет значительно сократить сроки восстановления кожного покрова, снизить частоту осложнений ожоговой болезни, уменьшить длительность пребывания больных в стационаре за счет ускорения заживления ран, особенно при критических размерах ожогов. Были случаи, когда применение этой биологически активной повязки помогало спасти людей, у которых площадь ожога достигала 70 процентов поверхности тела. Кроме этого «Неоскин» оказался эффективным средством при лечении трофических язв: зачастую начинали затягиваться, заживать практически безнадежные трофические язвы, на месте некрозов появлялись островки живой ткани.

Но заявку на патент компания «Транс-Технологии» в случае с «Неоскином» не подавала. Дело в том, что принцип, по которому построен этот продукт, не оригинален, он давно запатентован на Западе. Подобные методики уже несколько десятилетий успешно применяются за рубежом в ожоговой терапии.

Кожа человека состоит из двух частей: эпидермиса (покровный многослойный эпителий) и дермы (соединительно-тканная часть кожи), и по тому же принципу построена и искусственная кожа. Ее основа — это коллагеновый гель, содержащий дермальные клетки — фибробласты (аналог дермы, которая тоже содержит много коллагена и фибробластов). Сверху на коллагеновый гель наслаиваются эпителиальные клетки — кератиноциты, которые образуют аналог эпидермиса, верхнего слоя кожи. То есть это такой двухслойный пирог, который повторяет строение кожи. Таким образом, на рану накладывается изделие той же структуры, что и кожа пациента.

Хотя сама искусственная кожа приживается лишь на время, входящие в ее состав клетки активно секретируют различные ростовые факторы, которые стимулируют собственные клетки пациента к делению и миграции в область раны. Благодаря этому рана начинает быстрее затягиваться по краям. Кожа восстанавливается. Клетки донора постепенно замещаются вновь образованными клетками самого больного. Выходит, что как такового отторжения искусственной кожи не происходит, идет постепенное ее замещение на собственную кожу пациента. Конечно, в качестве источника кожи можно использовать и собственную кожу пациента с неповреждённых участков, но при ожогах большой площади, этого, как правило, не хватает.

В чем отличие нового раневого покрытия?

ЕК: Новизна в том, что в этой двухслойной повязке нижний слой — твердый, состоит из микробной целлюлозы, которая оказывает механическую поддержку слою, несущему ростовые факторы. Вторым слоем здесь служит коллагеновый гель. А активным началом, которое стимулирует заживление раны, здесь могут служить как клетки кожи человека, так и лизат форменных элементов крови — кровяных пластинок. Использование кровяных пластинок в составе такой повязки — подход, безусловно, новый.

Как известно, в крови человека циркулирует достаточно большое количество кровяных пластинок, они принимают участие в одной из важнейших защитных функций организма — свертывании крови. Но, кроме этого, кровяные пластинки содержат большое количество ростовых факторов, привлекающих другие клетки к месту повреждения сосудов, туда, где образовался тромб. Привлекающее влияние эти ростовые факторы оказывают и на клетки кожи. В результате, лизат кровяных пластинок оказывает заметное ранозаживляющее действие, и его использование в повязке весьма полезно. Лизат кровяных пластинок представляет собой разрушенные клетки и содержит, помимо ростовых факторов, и некоторые белки свертывания крови, которые также могут служить ростовыми факторами.

Так вот, оказалось, что лизат кровяных пластинок в составе повязки оказывает более заметное ранозаживляющее действие, чем клетки кожи. Причина: содержание ростовых факторов в раневом покрытии с лизатом кровяных пластинок выше, чем в материале с клетками кожи. Для получения лизата можно использовать просроченные кровяные пластинки донорской крови, которые уже не могут применяться службой крови.

В клинической практике живой эквивалент кожи успешно применяют и совместно с аутодермопластикой. Когда у пациента глубокое поражение кожи большой площади, нередко без аутодермопластики просто не обойтись: у больного берут лоскут неповрежденной кожи, перфорируют его, растягивают и прикладывают к пораженному участку. Но, к сожалению, очень часто такой трансплантат не приживается и лизируется, то есть попросту растворяется.

Использование искусственной кожи совместно с аутотрансплантатом повышает степень его приживляемости, что, в свою очередь, повышает эффективность восстановления кожи. Конечно, использование тканеинженерных аналогов кожи — не панацея, но, в то же время, это метод, который уже доказал свою эффективность и безопасность.

Правда, у нас в стране врачи имеют возможность с ним работать только в рамках клинических испытаний. Дело в том, что те научные институты, которым в свое время удалось зарегистрировать этот продукт, не имеют производства, то есть не способны обеспечивать ожоговые отделения больниц достаточным количеством живого эквивалента кожи человека. А компаниям, у которых есть производство, не удается в рамках нынешнего законодательства зарегистрировать продукт, невзирая на то что пройдены все необходимые токсикологические и клинические испытания.

Что же касается мировых тенденций в этой области, то ученые идут по пути замены коллагена животного происхождения на какой-то другой, синтетический и/или натуральный, носитель, который будет удовлетворять тем же требованиям — биосовместимости и биодеградируемости. В частности, американские ученые внедряют второе поколение живого эквивалента на основе коллагена человеческого происхождения. Для этого они используют искусственную матрицу, заселяют ее клетками кожи человека, а эти клетки, в свою очередь, нарабатывают коллаген, который постепенно замещает эту матрицу. То есть коллаген является продуктом синтеза самих клеток. Естественно, эти технологии запатентованы. А в России всё еще не внедрён метод тридцатилетней давности.

Когда новое раневое покрытие начнет применяться в клинической практике?

ЕК: Должен сказать, что патент не дает, конечно, никаких разрешений на клиническое применение. В ближайших планах компании — проведение масштабных доклинических исследований «Биологически активного раневого покрытия» на животных моделях. Только после этого станут возможными клинические испытания и регистрация в Росздравнадзоре.

Правда, к примеру, «Неоскин» нам так и не удалось зарегистрировать. Росздравнадзор сначала очень долго решал, как его зарегистрировать: как изделие медицинского назначения или как лекарственное средство. А потом перестраховался и предложил регистрировать «Неоскин» как лекарственное средство, то есть проходить полный цикл испытаний. А это очень долго и дорого. Поэтому регистрация «Неоскина» пока остановлена на неопределенное время.

К тому же, в настоящее время государство намерено упорядочить деятельность в области клеточных технологий, и с этой целью в конце 2010 года Минздравсоцразвития России представило проект федерального закона «О применении биомедицинских клеточных технологий в медицинской практике». Сейчас этот проект закона только обсуждается, и поэтому все госучреждения, регистрирующие продукцию такого рода, стараются регистрировать поменьше, поскольку пока не совсем понятно, куда повернется политика государства в сфере клеточных технологий.

Кстати, плюс нашего нового изделия, если говорить о предстоящей регистрации, еще и в том, что здесь отсутствуют клетки кожи, да и вообще целые клетки, то есть, строго говоря, это не клеточный продукт. Хотя, конечно, это изделие все равно подпадает под понятие «клеточные технологии». Но при этом «Биологически активное раневое покрытие», как изделие, получаемое с применением клеток крови, лучше поддается стандартизации, оно безопаснее, чем изделия с применением клеток кожи, и понятнее клиницистам, поскольку продукты крови уже давно используются в клинической практике для переливания.

Журнал «Санкт-Петербургский университет» №12(3837), октябрь, 10, 2011

Источник

Композиционная кожа: что это за материал, его плюсы и минусы

Человечество использует натуральную кожу более пяти тысяч лет. За это время она не потеряла актуальности. Наоборот, превратилась из грубой шкуры в статусный, дорогой продукт, к тому же обладающий уникальными свойствами. Заплатить круглую сумму за дорогую вещь, но получить подделку обидно. Если кожзам с дермантином знакомы каждому, то что такое композиционная кожа, натуральный это или искусственный материал, знают далеко не все. Действительно ли туфли или сумка из нее не уступают кожаной, как утверждают продавцы?

Что такое композиционная кожа: технология производства

Название произошло от латинского «соединять». Оно отражает суть изготовления полотна. В качестве сырья используют не целые шкуры, а обрезки, некондиционные куски, кожаную пыль, старые изделия (за исключением обуви). В состав не входят ни резина, ни целлюлоза, ни текстиль.

Измельченное сырье обеззараживают, распаривают в горячей воде. Затем либо соединяют связующим, либо пропускают через валы пресса, получая цельную полосу необходимой длины и ширины. Дальнейшая обработка выполняется так же, как и для натурального полотна.

Материал окрашивают, покрывают защитным лаком, полируют, повышая водостойкость и привлекательность. С ним приятно работать, легко раскраивать — благодаря правильным геометрическим размерам образуется меньше отходов. Готовый материал выглядит как замша, бывает с тиснением или без, глянцем или покрытием металлик.

По составу композиционная кожа относится больше к натуральным продуктам, хотя технологически выполнена из отдельных фрагментов, а не целой шкуры.

Применение в производстве: обувь и сумки

Применение прессованного композита вместо натурального аналога — распространенная практика. Но наиболее активно такая кожа применяется для обуви — стелек, задников, внутренней подкладки. В качестве верха ее использовать не рекомендуется, так как она не обладает достаточной прочностью.

Благодаря богатой палитре оттенков и фактур она стала находкой для производства аксессуаров. Из композитной материи делают сумки, кошельки, клатчи, ремни, украшения. Изделия недорогие, а смотрятся не хуже брендовых, поэтому всегда находят своего покупателя.

Внешнее сходство и отличия

Не зная, что такое композиционная кожа, ее легко можно назвать натуральной. Даже на срезах она повторяет характерную структуру. Но она отличается свойствами:

По цене материал дешевле натурального, но дороже искусственных заменителей. Обычно в маркировке на этикетке изделия состав указан как «К.кожа», иногда обозначение наносится на изделие или ярлык в виде изображения, тиснения.

Преимущества и недостатки

При всех отличиях от натуральной, композиционная кожа имеет свои преимущества:

Для производителей главный аргумент ее применения — стоимость немного выше кожзама. Но из-за натурального состава ее можно применять для детей и потребителей, склонных к аллергии.

Среди недостатков только некоторые из них можно считать существенными:

Несмотря на некоторые недостатки, материал по своим свойствам выгоднее синтетики. Невысокая цена позволяет применять его всюду — от бижутерии до обуви и сумок. Выбирая более доступные товары, покупатель получает возможность чаще обновлять гардероб, всегда оставаясь в тренде. Ведь мода очень переменчива — даже ультрасовременные вещи быстро теряют актуальность.

Как отличить композиционную кожу от других материалов

Этикеткам и продавцам не всегда можно верить. Убедиться, что перед вами изделие из композита, можно по наличию таких признаков:

Безоговорочно утверждать, что композитная кожа хуже натуральной нельзя. Она ниже в цене, прочности, но также привлекательна. Если обращаться с такими вещами аккуратно, оберегать от перепада температур, механических повреждений, они прослужат долго.

Источник

Камуфляж-невидимка и цифровая ткань: 10 реальных материалов «из будущего»

Material science — это наука, которая изучает материалы. Ученые ищут способы улучшить существующие материалы или разработать новые, исследуют их свойства и структуру. Открытия нередко поражают воображение даже самых преданных любителей фантастики.

«Броня» для транспорта

У российского изобретения есть аналоги, но они содержат вредные и недешевые в производстве вещества. Для изготовления литого стеклокристаллического материала не требуются дефицитные, дорогостоящие и токсичные вещества. Из него можно делать ударопрочные корпуса для автомобилей и железнодорожного транспорта, а также тротуарную плитку, бордюры, фонтаны, украшения для фасадов.

Сплав для новых систем охлаждения

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» в сотрудничестве с компанией LG Electronics создали новые высокотеплопроводные магниевые сплавы. Их главное преимущество — устойчивость к высоким температурам, поэтому материалы планируют использовать в системах охлаждения. Проблема аналогов в том, что они быстро нагреваются и даже загораются на солнце. Например, в 2018 году в Германии на заводе BMW случился пожар в мастерской, где находилось большое количество деталей из магниевых сплавов.

Новый материал продлевает срок службы бытовой техники, электромобилей. В США, странах Евросоюза, Корее и Китае ученые запатентовали не только сплав, но и радиатор на его основе.

Иван Круглов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ:

«Высокотеплопроводные магниевые сплавы — один из удачных примеров, когда сначала компьютер исследовал свойства вариантов соединений Mg-Zn-Si-Ca, а потом ученые реализовали самые перспективные из них. Без помощи программ на создание этих материалов ушло бы в несколько раз больше времени».

Композит с возможностью регенерации

В научно-исследовательском институте космических и авиационных материалов (НИИКАМ) в городе Переславль-Залесский разработали новый композитный материал аристид. Он в десять раз легче промышленного алюминия и по прочности превосходит титан. Тонкая 3-миллиметровая пластина выдерживает выстрел в упор из пистолета среднего калибра. При этом повреждения от пули остаются только на поверхности материала. Аристид обладает свойством регенерации и самостоятельно восстанавливает небольшие повреждения. А еще он жаропрочный и переносит температуру до 1300 ℃. Для сравнения: огонь в камине разгорается максимум до 1200 ℃.

Разработчики утверждают, что аристид может заменить композитные материалы, которые используют при изготовлении деталей для космических кораблей, спутников, авиатехники. Также его можно применять в автомобильной промышленности, строительстве, производстве протезов и кардиостимуляторов.

Волокно для одежды со встроенной нейросетью

В Массачусетском технологическом университете (США) разработали первое в мире цифровое волокно — тонкую и гибкую нить, которая вшивается в любую ткань. Благодаря встроенной нейронной сети разработка умеет распознавать, хранить и анализировать информацию. Например, определять, какой физической активностью занят человек. Это доказали в ходе эксперимента: мужчина сидел, ходил и бегал в одежде с цифровым волокном, а в это время датчики анализировали изменения температуры тела и передавали данные на компьютер. Разработка смогла с точностью до 96% определить, какое действие выполняет человек. Принцип работы новинки можно сравнить со смарт-часами, которые знают, что вы начали движение, с какой скоростью идете и сколько сделали шагов.

В планах ученых — изготавливать вещи с цифровым волокном для массового потребления. Такая одежда не чувствуется на теле, а стирать ее можно до десяти раз. Пока человек носит изделие, оно измеряет пульс, температуру. Разработчики утверждают, что в перспективе технология может хранить в одежде и музыку, ведь они уже смогли записать на волокно 30-секундное аудио весом 0,48 мегабайта.

Бесконечно перерабатываемый пластик

Согласно исследованию Агентства по охране окружающей среды США, в Америке только 12% пластмассы перерабатывается более одного раза. Большинство ее видов не подлежит повторному использованию. В 2019 году американские ученые создали новый пластик полидикетоенамин (ПДК), который можно перерабатывать бесконечно. ПДК без вреда качеству «разбирают» на молекулярном уровне и собирают в другую форму с новой текстурой или цветом. Ученые даже спроектировали компьютерную модель оборудования для производства и обработки материала. На ее основе можно сделать реальную установку.

Полидикетоенамин может заменить пластмассу, которую используют в производстве бытовых предметов, машин, изделий для строительства и медицины. По планам ученых новый материал поможет очистить окружающую среду от мусора.

«Ткань» для плаща человека-невидимки

Канадская компания HyperStealth Biotechnology разработала технологию квантовой невидимости. Сквозь новый материал, как через стекло, видно почти все, что располагается за ним. Однако лучи света, попадая в микроскопические линзы, рассеиваются, и всё, что находится на определенном расстоянии позади материала — будь то люди или предметы, становятся неразличимыми. Материал похож на тонкий пластик, но его точные характеристики компания пока не раскрывает.

Разработчики запатентовали 13 видов материала разной формы и назначения. Одни могут скрывать человека, другие — здания, третьи — транспорт, космическую и военную технику, корабли. На основе нового материала получится создавать камуфляж для военных и полиции, а в будущем — и для массового потребления.

Пленка для очков вместо приборов ночного видения

Ученые из Австралийского национального университета разработали сверхтонкую пленку, которая состоит из микроскопических кристаллов и делает инфракрасное излучение видимым для человеческого глаза. Материал недорогой и простой в изготовлении.

Планируется, что разработку будут применять в службах безопасности и вооруженных силах. Сейчас там используют громоздкие приспособления для ночного видения, которые могут вызывать боли в шее. Новая сверхтонкая пленка крепится на обычные очки — она удобнее и облегчает работу в темноте. В будущем возможно массовое использование новинки: например, пленка пригодится для управления машиной в плохо освещенных местах.

Металл против болгарки и дрели

Немецкие физики создали материал Proteus, который невозможно разрезать. Он прочнее стали и в семь раз легче нее. При разработке ученые вдохновлялись природой — раковиной морских улиток и кожурой грейпфрутов. Оказалось, что их структура состоит из переплетений мягких и плотных элементов. Физики повторили этот принцип в своей разработке и получили материал, который похож на желе и заполнен множеством твердых керамических кусочков.

Звукоизолятор, способный сделать самолеты тихими

В британском Университете Бата разработали самый легкий звукопоглощающий материал. Сделан он из жидкого оксида графена и спирта. Изобретение похоже на соты, только внутри не мед, а плотная материя со множеством воздушных пузырьков. Профессор Микеле Мео, который возглавляет команду разработчиков, поясняет: «Метод получения материала можно сравнить со взбиванием яичных белков для создания безе. То есть звукоизолятор крепкий, но содержит много воздуха».

Разработку планируют использовать в авиатехнике: она очень легкая и способна снизить уровень шума двигателей самолета. По словам ученых, авиалайнеры могут стать почти такими же тихими, как новые автомобили. Пока что материал плохо рассеивает тепло, поэтому есть риск перегрева. Ученые проводят дополнительные исследования, чтобы решить эту проблему. Также специалисты хотят найти и другие полезные свойства. Например, огнестойкость или способность защищать от электромагнитных волн.

Золото со свойствами пластмассы

В Швейцарии разработали золото, плотность которого в десять раз меньше обычного: 1,7 г/см3 по отношению к 15 г/см3. По свойствам материал напоминает пластмассу, но химический состав такой же, как у природного металла. Изделие из него не получится сломать голыми руками или разбить, даже если уронить с большой высоты. В «пластмассовом» золоте содержится множество воздушных карманов, невидимых глазу, поэтому оно такое легкое.

Изобретение поможет уменьшить вес корпуса часов, также его предполагают использовать в производстве ювелирных украшений, электронике, атомной и химической промышленности. По желанию заказчика у модифицированного золота можно менять плотность, мягкость и цвет.

Куда движется material science

Иван Круглов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ:

«Раньше ученым приходилось методом проб и ошибок разрабатывать новые материалы и изучать их свойства. При этом все ограничивалось профессионализмом специалиста. То есть если он не знает про устойчивость медных проводов к вибрациям, то не поймет, что их можно использовать в транспорте. Такой подход называется экспериментальным.

В 2021 году набирает популярность другой подход — компьютерные методы. Это значит, что специальные программы ищут новые материалы и предсказывают, например, как поведет себя сплав при высокой температуре или насколько прочным будет новый вид пластика. Чаще всего этот способ используют для поиска сверхпроводников (они при низкой температуре теряют электрическое сопротивление) и термоэлектриков (веществ, которые образуют электроток при разности температур). Благодаря технологиям удалось ускорить процесс поиска различных материалов, а значит и в других производственных и научных сферах ожидается более быстрое развитие.

В российской сфере material science делают упор на разработку:

В 2021 году по этому направлению специально создали Центр НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества». Одна из перспективных разработок — обучение компьютеров поиску уникальных соединений для промышленности. Это возможно благодаря существующим базам данных веществ: программа анализирует их и предлагает собственные варианты с улучшенными свойствами».

Источник