Россия может стать мировым лидером по использованию углерод-углеродных композитов в протезировании
В соответствии с задачей, поставленной президентом России Владимиром Путиным, к 2025 г. 30% продукции российского ОПК должны составлять товары гражданского (двойного) назначения. И речь идет об использовании высоких технологий, отработанных при производстве оружия, для изготовления «хай-тека» в интересах гражданских потребителей.
Корпорация «Тактическое ракетное вооружение» – один из флагманов российского ОПК, безусловный лидер в разработке и производстве гиперзвуковых и обычных вооружений не только в России, но и в мире. Но КТРВ – еще и первопроходец в создании инновационных изделий сугубо мирного назначения. «У нас есть ряд очень интересных проектов в сфере продукции гражданского и двойного назначения, многие из них уже в реализации», – отмечает генеральный директор Корпорации «Тактическое ракетное вооружение» Борис Обносов.
Одно из важнейших направлений программы диверсификации производства в КТРВ – проекты медицинской направленности. Так, расположенный в Перми Уральский НИИ композиционных материалов (входит в состав АО «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение») разработал технологию изготовления эндопротезов из углерод-углеродного композиционного материала, обладающего такой же прочностью и модулем упругости, как у костной ткани человека и животных.
История использования углерод-углеродных композитов в эндопротезировании насчитывает около двух десятилетий. В мире сейчас используется несколько медицинских материалов, в основе которых есть углерод-углеродный композит, углеродная ткань или нить. Но только специалистам медицинского направления УНИИКМ удалось добиться получения почти идеального материала для протезирования.
«Еще 15-17 лет назад пермские врачи начали использовать этот материал при серьезных травмах черепа, челюсти, нижних конечностей, заболеваниях позвоночника. Клинические апробации проводились с согласия пациентов, – говорит заместитель генерального директора УНИИКМ по медицинскому направлению Юрий Уткин, сам в прошлом успешный врач. – А сегодня мы смотрим снимки этих людей и видим лишь замещенный костной тканью композиционный материал, гармонично принятый организмом, а не композит. Это уникальный опыт специалистов нашего предприятия и врачей, который обязательно будем использовать».
Инновационная технология, разработанная в УНИИКМ, обеспечивает практически полную биологическую совместимость композиционного материала с человеческим – этот композит на 99,9% состоит из углерода. Медиками зафиксирован факт, что за 7-10 лет использования такого композиционного материала происходит замещение углеродного материала костной тканью пациента. Освобождающийся в результате этого процесса углерод участвует в метаболизме организма человека, ведь наше тело на 21-23% состоит из этого химического элемента.
При этом углерод-углеродный композит полностью исключает «резорбцию» (снижение плотности и размывание) костной ткани и ее расшатывание, как это происходит в случае использования металлического сплава. Не происходит и отравления химическими элементами сплава (кадмий, хром, ванадий и др.) окружающих тканей и переноса их в другие ткани и внутренние органы человека.
В настоящее время после проведенных в течение нескольких лет широких клинических испытаний идет процесс государственной регистрации этого уникального композиционного материала. Оформление по нескольким материалам и изделиям завершится в 2022 г.
Ученые, практикующие врачи-эксперты и конструкторы УНИИКМ уже отрабатывают новые идеи в этом направлении. Расширяется номенклатура не только самих медицинских изделий, но и материалов, из которых они будут изготавливаться.
К эндопротезам бедренного и вертлужного компонентов тазобедренного сустава человека добавились и другие виды имплантатов: для замещения тел позвонков, для краниопластики, для пластики дефектов грудины, комбинированный углеродно-титановый имплантат для пластики дефекта нижней челюсти и для артропластики височно-нижнечелюстного сустава, протезы цепи слуховых косточек, фаланги пальца, а также костезаполняющий и костезамещающий материал. Все они уже сейчас готовы к опытной эксплуатации. Разработаны и крепежные элементы для эндопротезов, которые также со временем замещаются своей костной тканью.
«Для проведения опытно-конструкторских работ, научных экспериментов, оттачивания технологий в УНИИКМ в начале 2021 года введен в эксплуатацию опытно-промышленный комплекс, – говорит генеральный директор института Владимир Чунаев. – Это позволит развернуть более широкую линейку медицинской продукции и материалов, в более сжатые сроки проходить подготовительный период по каждому изделию, а в дальнейшем – быстро расширять производство и начинать серийное производство каждого нового образца».
В ходе работы Международного военно-технического форума «Армия-2021» генеральный директор УНИИКМ Владимир Чунаев и Александр Бондарь, генеральный директор компании «ТРЕК-Э Композит» (компания, занимающаяся конструированием и изготовлением эндопротезов крупных суставов с 2002 г.), подписали договор о сотрудничестве и наметили конкретные шаги по развитию научно-технического потенциала, расширению отношений между научными и образовательными подразделениями предприятий. Стороны обязались содействовать всестороннему сотрудничеству и практической реализации разработок в сфере углерод-углеродных композитов и различных комбинаций с ними.
С надеждой на организацию творческого научного объединения двух предприятий глава отдела маркетинга «ТРЕК-Э Композит» Михаил Шевчук высказал свое мнение о медицинской продукции УНИИКМ: «Обсудив некоторые моменты и детали, мы пришли к пониманию того, что можем сделать определенный прорыв в области ортопедии и создать продукт, который может конкурировать с ведущими мировыми корпорациями, такими, например, как Johnson&Johnson, Zimmer Biomet».
Ожидания от углерод-углеродного композита разработки УНИИКМ на рынке очень большие. К нему присматриваются российские и зарубежные специалисты крупных медицинских центров травматологии и ортопедии. По различным оценкам, только по эндопротезированию тазобедренного сустава в мире делается 1,3 1,7 млн. операций в год. А есть еще производственные травмы верхних конечностей, травмы черепа и челюсти, грудной клетки. И пока около 90% материалов, используемых при лечении таких больных, – импортные, и в основном из различных сплавов металлов.
Заведующий кафедрой травматологии и ортопедии Тюменского государственного медицинского университета, доктор медицинских наук (д.м.н.), профессор Константин Сергеев с интересом отметил: «Очень понравилась продукция. Радует, что наши коллеги сделали ставку на неметаллический материал – углерод, который обладает массой уникальных качеств. Его потенциал недооценен для применения в медицине, а именно: в травматологии и ортопедии. Материал ценен как костнозамещающий материал, как материал, который позволит заменить известные металлические и неметаллические материалы. Этот пористый материал обладает нужными нам качествами, то есть определенный размер, небольшой вес, немагнитные свойства. Это практически идеально, так как материал еще и обладает упруго-эластичными свойствами, которые, конечно же, нужно изучить не без участия представителей науки. Я бы с удовольствием уже сегодня взял этот материал на апробацию для исследования в рамках научного, технологического и научно-практического сотрудничества».
Проведенные эксперименты показали, что продукция УНИИКМ более удобна и долговечна, нежели протезы из титана. Эндопротезы тазобедренных суставов, заменители костей черепа, грудной клетки из углерод-углеродных композиционных материалов легко вживляются в тело человека, в отличие от титановых протезов, устанавливаются на всю жизнь. Аналогов этому материалу нет.
АО «УНИИКМ» на постоянной основе в соответствии с подписанными договорами взаимодействует с научно-медицинским сообществом: ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России (г. Москва), ФГБУ «НМИЦ ТО имени академика Г.А. Илизарова» Минздрава России (г. Курган), ФГБУ «НМИЦ ТО им. Р.Р. Вредена» Минздрава России (г. Санкт-Петербург). Согласно договоренностям стороны объединяют свои возможности и действуют в целях развития научно-технического потенциала, расширения отношений между научными и образовательными подразделениями, а также содействия научному и образовательному сотрудничеству и практической реализации научных разработок в областях, которые представляют взаимный интерес.
Основными задачами взаимодействия являются создание благоприятных условий для обмена информацией и технологиями в области применения углерод-углеродных композиционных материалов, организация совместных исследований и разработок по основному направлению сотрудничества, а также подготовка совместных заявок на участие в конкурсах и грантах по этому перспективному направлению.
Работа и переговоры с экспертным сообществом продолжаются. В рамках одной из последних встреч достигнута договоренность о подписании соглашения о сотрудничестве УНИИКМ с Главным военным клиническим госпиталем (ГВКГ)имени академика Н.Н. Бурденко Министерства обороны РФ, а также соглашения о создании совместной технико-внедренческой группы по применению углерод-углеродных композиционных материалов в военной медицине. В состав группы от госпиталя вошли Леонид Брижань, начальник центра травматологии и ортопедии – главный травматолог ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, д.м.н., врач высшей категории, Николай Нелин, профессор организации профессионального обучения ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, д.м.н., заслуженный врач РФ.
В марте 2021 г. состоялось расширенное заседание рабочей группы научно-технического совета Военно-промышленной комиссии РФ по проблемным вопросам использования углерод-углеродных композиционных материалов в медицинской практике. Заседание проходило под председательством главного научного сотрудника ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» Федерального медико-биологического агентства, академика РАН И.Б. Ушакова. Его участники определили ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» головной организацией по исследованиям в рамках программы «Использование углерод-углеродных композиционных материалов в медицинской практике». Также на этом заседании был определен перечень прорывных изделий разработки УНИИКМ.
Предложение АО «ВПК «НПО машиностроения» об инициировании разработки программы организации масштабного производства и внедрения в медицинскую практику изделий из углерод-углеродных композиционных материалов полностью соответствует приоритетному направлению Стратегии научно-технического развития РФ «Переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных)», утвержденной в 2016 г. Владимиром Путиным.
АО «УНИИКМ» в первую очередь – предприятие ОПК, один из ведущих российских разработчиков и производителей изделий из композиционных материалов, используемых в военной технике. Поэтому было принято решение о создании дочернего предприятия ООО «УГЛЕКОН» стопроцентным участием материнской компании, которое будет заниматься исключительно медицинскими изделиями.
Приоритетный региональный инвестиционный проект будет реализовываться на территории опережающего социально-экономического развития «Нытва». Здесь планируется «с нуля» построить новое предприятие. «Мы надеемся, что в 2025 году выйдем уже на промышленные, серийные, объемы производства», – говорит генеральный директор ООО «УГЛЕКОН» Юрий Уткин.
В сфере производства и применения эндопротезов из углерод-углеродного композиционного материала Россия вполне может выйти на лидирующие позиции в мире.
