1. Главная / Статьи 
ул. Черняховского, д. 16 125319 Москва +7 499 152-68-65
Логотип
| статьи | печать | 12

Российские диабетики скоро получат космический аппарат диагностики

Метаматериалы — искусственно структурированные среды, обладающие уникальными электромагнитными или акустическими свойствами рассеивания радиоволн, — скоро начнут использовать для диагностики диабета. Учёные из Института теоретической и прикладной электродинамики РАН, занимающиеся разработкой материалов для нужд авиационной промышленности и космонавтики, вступили в завершающую стадию создания нанодатчика для определения маркеров диабета в крови.

Действие прибора основано на схожих с параллельным направлением работы института принципах — так называемой технологии радиорассеивания, при которой специальные метаматериалы снижают видимость боевых самолётов для радаров ПВО в десять и более раз.

Учёным удалось создать особую среду, которая при контакте с кровью будет выявлять в ней признаки диабета, а в будущем — ещё и сердечно-сосудистых заболеваний. «Здесь мы используем обратную сторону эффекта рассеивания: при нанесении крови на метаматериалы сигнал от молекул и белков в крови человека может увеличиваться в десятки тысяч и даже сотни тысяч раз», — объясняет старший научный сотрудник ИТПЭ Андрей Сарычев.

«Именно для нужд авиации и космонавтики постоянно ведутся исследования по созданию новых уникальных материалов, технологий и систем, которые работают в экстремальных условиях, но при этом достаточно лёгкие, прочные и точные, — говорит главный редактор отраслевого агентства „Авиапорт“ Олег Пантелеев. — Также нельзя забывать, что именно авиационно-космическую отрасль отличает высочайшее качество изготовления, уникальный уровень подготовки сотрудников и многоступенчатая система контроля. Такие же требования предъявляются и к медицинскому оборудованию, от которого зависит здоровье и нормальная жизнедеятельность человека. Можно вспомнить о том, что в своё время внедрение авиационно-космических технологий создания изделий из титана позволило создать целую линейку лёгких и прочных протезов, не отторгающихся организмом».

Из титана стали изготавливать стержни для наружных и внутренних протезов, спицы, гвозди, болты, скобы, внутрикостные фиксаторы, а также протезы бедренных костей, тазобедренных суставов и челюстно-лицевых костей.

Со временем стало ясно, что технически чистый титан и его сплавы содержат гораздо меньше примесей, чем другие применяющиеся в медицине сплавы. Титан хорошо переносится человеческим организмом, обрастает костной и мышечной тканью, не корродирует в агрессивных средах человеческого тела (в лимфе, крови, желудочном соке), структура окружающей титановый элемент ткани не изменяется на протяжении десятилетий. Как известно, детали для остеосинтеза даже из самых высококачественных сортов нержавеющей стали приводят со временем к самым разным осложнениям, связанным с коррозией и разрушением этих деталей, повреждением костных и мышечных тканей продуктами коррозии. Из-за реакции их с физиологическими солями организма происходят воспаления тканей, возникают болевые ощущения. Костные фиксаторы и любые протезы из титана осложнений и воспалений не дают, они могут находиться в человеческом организме сколь угодно долго, практически вечно. Важно также и то, что титан, обладая высокой усталостной прочностью при знакопеременных нагрузках, как нельзя лучше служит в качестве протезов костей, постоянно подвергающихся переменным нагрузкам. Кроме того, его немагнитность и слабая электропроводность позволяют проводить физиотерапевтическое лечение больных с титановыми протезами без осложнений. Немаловажны малая плотность и высокие прочностные свойства титана, что позволяет почти вдвое уменьшать вес и объём протезов. Все эти качества делают титан сегодня практически незаменимым материалом в костной хирургии. Успешно он может использоваться в стоматологии (искусственные зубы) и офтальмологии (имплантат глазного яблока). Имеются попытки изготовления из титана миниатюрного, массой 300 г, искусственного сердца. Наряду с нейлоновыми для вживания в сердце используются и титановые клапаны.

В последние несколько лет ИТПЭ РАН активно развивал направление исследований, связанное с авиацией. Учёные построили самую крупную в России безэховую камеру для исследований радиолокационной заметности самолётов, проводят исследования в области наноматериалов и безопасности приборов по радиосовместимости. По словам разработчиков, готовность технологии по авиационной шкале исследования TRL (total readiness level) соответствует шестому пункту из максимальных девяти. Как говорится в описании шестого пункта TRL, «система (модель, подсистемы или прототип) — нанодатчик для определения маркеров диабета в крови прошла испытание в реальной работе в заданных условиях».

Устройство из композитного материала имеет очень небольшой размер — всего около миллиметра. При подключении такого датчика к планшетному компьютеру или смартфону потребуется всего несколько секунд, чтобы получить результат: усиленные сигналы расскажут о том, найдены ли в крови человека маркеры диабета. Пока же те тесты, которые используются для определения наличия диабета, проводятся в специальных лабораториях и дают результат в течение нескольких часов. Новый анализ можно будет получить значительно быстрее и компактнее. И ими, возможно, в будущем оснастят бригады скорой медицинской помощи.